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1、,储能装置提高风电系统暂态稳定特性的仿真研究,一.风力发电的优点： 风能资源丰富 风电场安装施工期短 实际占地少，对土地要求低 风电场运行简单风电场生产管理过程中自动化程度较高，可以无人值守 风力发电技术比较成熟,另外，风电场的建设与运行由于受到风资源分布与风能随机性的影响，会有以下不利因素：,不稳定性。 原动力不可控。 大量风电机组并列运行。,以上缺点增大了风电系统的调峰难度， 也给整个系统带来了新的不稳定因素， 使得风电的大规模发展面临瓶颈。,风力发电机模型,PSASP仿真程序中的两种风力发电机模型：,本次设计使用双馈直驱风力发电机通用模型,2含风机四机电力系统建模,其中发电1为平衡机，发
2、电3为双馈直驱风力发电机。 对该系统进行潮流计算：,潮流计算收敛，证明该系统处于正常运行状态,3.对该系统设置节点扰动，扰动设为风力发电机的阵风扰动如下图所示：,调节系统参数，可以得到含风机4机系统的阵风扰动暂态响应结果。,暂态结果及分析,结果分析：前5秒系统正常运行，故各母线电压和传输的有功、无功功率均为正常恒定值，当风电机5秒发生阵风扰动时，各母线电压和传输功率发生大幅度改变，并且是整个系统的有功和电压均发生变化，使系统偏离正常运行状态，并且在20秒后阵风扰动结束一段时间后才能恢复到正常状态。 可见风电机的不稳定性对电力系统电能质量带来较大的影响 。,目前在电力系统中研究和应用较多的主要有
3、以下几种：抽水储能、飞轮储能、电池储能、超导磁储能。不同储能方式参数如下：,储能系统介绍,储能装置数学模型与换流器的结构和控制方式有关，在忽略内环控制器动态响应过程的条件下，储能装置的功率调节特性可采用两个相互独立的一阶动态模型表示如下：,Psm、Qsm分别是ESS与电力系统间交换的有功、无功功率；T为ESS功率调节时间常数，一般为ms级；u1、u2分别为ESS外环控制器输出的有功、无功控制量。,储能装置功率注入模型设计,选定 w和 U为控制信号， 储能装置功率注入模型的外环PI控制原理如下图所示：,储能装置的功率注入模型,设模型ESS向系统输出有功、无功、视在功率分别为Psm、Qsm、Ssm
4、，U和I分别为ESS安装母线正序电压及向其注入的电流，uR 、uI， iR、iI分别是U和I的实部和虚部。则有以下方程成立：,则ESS和电力系统间完整的连接及控制过程如下图所示：,PSASP的UD模型介绍,建立PSASP 的UD模型需要三部分基本信息,基本功能框,输入信息和输出信息,可设计、定义用户所需的模型，实现用户特定的设计思想或算法,通过该模型的输入 信息X和输出信息 Y与所研究的电力 系统连成一整体,储能装置的功率注入模型在UD中的实现,仿真结果与分析：,将该UD模型挂到母线3上，并对加入UD模型的含风机的四机系统进行暂态分析，得到相应的暂态响应结果，将加入UD模型的暂态曲线和没有加入
5、UD模型的暂态结果进行比较如下图所示：,仿真结果与分析,由以上暂态结果的对比图可知：加入储能元件的功率注入模型后该系统在风力发生扰动的情况下能有效的改善系统的电压，功率变化，能够有效的减小风机扰动（本次实验设置的为阵风扰动）对系统带来的影响，增加系统的稳定性。 但是，由仿真结果我们仍可以发现一些问题：首先，该UD模型对系统的调节作用有限，并不能做到十分完整的平息风电系统系统发生的扰动，只能做到有效的改善，因此储能元件实际应用中仍需要进一步改进与研究，而且储能元件的使用效果也与储能元件的安装地点有关，也需要进一步研究。,（一）本文主要工作总结： 1.介绍了风电的优缺点与前景，以及大规模应用风电所遇到的困难。 2.通过仿真模拟了风速变化时风电对电力系统电能质量带来的影响。 3.介绍了储能元件的基本原理和常用类型，以及设计了储能元件的功率注入模型对含风机的四机电力系统进行调节，仿真结果证明了该模型有效的抑制了风速变化对电力系统的影响。,第五章 结论与展望,
