[00117501]永磁風力發電機建模及含永磁風力發電機組的微電網運行狀態仿真系統

風力發電技術的大量應用有助于利用清潔和可再生能源,但同時對電力系統的安全性和可靠性提出了新的挑戰。風資源的不確定性和風電機組本身的運行特性使風電機組的輸出功率具有波動性,可能影響電網的電能質量,如電壓偏差、電壓波動和閃變、諧波以及周期性電壓脈動等;風力發電通常接入到電網的末端,改變了配電網功率單向流動的特點,使潮流流向和分布發生改變,有可能會影響現有配電網絡保護裝置的正確運行;風電系統在向電網注入功率的同時需要從電網吸收大量的無功功率,當系統電壓水平較低時,風電場的無功需求上升會進一步惡化電網電壓水平,目前風力發電機的控制多集中于直接轉矩控制技術,其控制策略基于對傳統控制算法（PI）的研究應用,繼電保護方案多基于傳統的過電流保護方法。 本項目將發電和負荷看成一個子系統或者“微電網”,實現含風力發電機的微電網的優化控制及運行管理。主要研究內容如下： 1、以永磁風力發電機組成的微電網結構為基礎,對微電網的概念、拓撲機構、運行方式及其控制策略進行仿真分析; 2、建立微電網模型進行仿真分析,研究不同控制策略和故障情況下的微電網運行狀態、微電網繼電保護裝置配置方案 3、將對電網進行無功補償、諧波濾波的功能與逆變器自由功能進行融合,拓展了逆變器的功能。 4、開發可視化人機交互界面,方便人員進行操作,增加系統的實用性和擴展性。 本項目取得的成果： 1、通過改進的偏航和轉矩控制策略,提高風力發電機風能轉化效率至少10%,降低運行費用至少35%,極大降低了單位度電靜態投資。 2、利用儲能和無功補償裝置,提高了風力發電機輸出電能的質量,提高了風力發電機有功輸出,提高了變電、輸電設施的供電能力,減少了網絡有功損耗,增加經濟效益。 3、微電網仿真平臺可以根據本地區的電網結構進行多方面分析,包括系統運行狀態展示,新能源接入后狀態分析,故障狀態下的運行特性等以發現目前電網中存在的問題。 4、將仿真特征分析應用到實際電網的分析和控制,有效提升了電網的安全穩定水平,規避實際運行中的風險,帶來間接的經濟效益。 本項目中提出的風力優化控制策略、微電網控制方案及保護方案經進一步檢驗后,在泗水國電風電場進行推廣應用,有效降低了其設備投資、設備維護、人員成本費用,提高了其風力發電質量及設備研發效益;在濟寧供電公司相關變電站的應用證明,本系統能夠有效保證電力系統安全穩定運行,提高配電網供電質量,減少風機并網對配電網運行的影響,簡化電網運行控制策略。本項目共實現節支總額近6900萬元,不僅具有可觀的經濟效益,還有較大的社會效益。本項目現已授權發明專利2項,實用新型專利3項,發表學術論文4篇。