智能電網(wǎng)環(huán)境下風電場黑啟動技術研究.pdf

1、黑啟動是指整個電力系統(tǒng)因故障全停后，不依賴別的系統(tǒng)幫助，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力機組帶動無自啟動能力的機組，逐漸擴大系統(tǒng)供電范圍，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)恢復的過程。傳統(tǒng)黑啟動電源通常選取抽水蓄能電站或燃氣輪機等運行可靠性較高的電源，然而受水資源分布不均、燃氣輪機運行維護要求較高等因素約束，電網(wǎng)中存在黑啟動電源不足及分布不合理的實際問題。隨著智能電網(wǎng)環(huán)境下運行控制技術的提升，采用大規(guī)?！跋到y(tǒng)友好型”風電參與黑啟動在理論研究和實際應用上均是一種有

2、益的嘗試。因此，為了有效地利用風電場的啟動能力，其啟動特性、控制策略和實現(xiàn)方法亟待深入研究。
　　本文首先基于風電參與黑啟動的場景，深入分析了風電場的自啟動能力。探討了關于風電參與黑啟動的關鍵問題，包括了啟動風電機組類型的選擇、配套小容量支撐電源的選擇、靜止無功發(fā)生器啟投時機的確定，詳細分析了風電參與黑啟動的過程。通過對永磁直驅風電機組的數(shù)學模型、控制策略和輔機構成情況的深入研究，初步確定配套支撐電源的容量，并建立了柴油發(fā)電機和靜

3、止無功發(fā)生器的模型。在PSCAD平臺搭建相應系統(tǒng)模型，分析了不同情況下風力發(fā)電系統(tǒng)啟動特性。
　　其次，針對黑啟動過程頻率控制問題，提出適用于風電場黑啟動的虛擬慣量頻率協(xié)同控制策略。通過研究永磁直驅風電機組的虛擬慣量原理，基于風電場黑啟動場景下對傳統(tǒng)虛擬慣量策略進行了適應性分析。基于傳統(tǒng)策略的不足提出了一種新的頻率協(xié)同控制策略，通過加入改進槳距角響應控制、柔性切換控制可顯著加強風電機組的頻率控制能力，提升風電參與黑啟動的系統(tǒng)頻率穩(wěn)

4、定性。基于PSCAD仿真，對風電場黑啟動的全動態(tài)過程進行了不同策略的對比分析，驗證了所提策略的合理性和先進性。
　　再者，針對實際工程應用，提出一種基于負荷控制的風電場黑啟動方法及其平臺設計。通過對風電場和火電廠分層負荷特性進行研究，構建其靜態(tài)等值負荷模型和感應電動機模型。基于分層分區(qū)負荷控制原則的分析，提出了一種基于負荷分層分區(qū)控制的風電場黑啟動方法，基于PSCAD仿真對比不同方案的控制效果，并與虛擬慣量協(xié)調控制策略進行對比。同