[00117501]永磁风力发电机建模及含永磁风力发电机组的微电网运行状态仿真系统

风力发电技术的大量应用有助于利用清洁和可再生能源,但同时对电力系统的安全性和可靠性提出了新的挑战。风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率具有波动性,可能影响电网的电能质量,如电压偏差、电压波动和闪变、谐波以及周期性电压脉动等;风力发电通常接入到电网的末端,改变了配电网功率单向流动的特点,使潮流流向和分布发生改变,有可能会影响现有配电网络保护装置的正确运行;风电系统在向电网注入功率的同时需要从电网吸收大量的无功功率,当系统电压水平较低时,风电场的无功需求上升会进一步恶化电网电压水平,目前风力发电机的控制多集中于直接转矩控制技术,其控制策略基于对传统控制算法（PI）的研究应用,继电保护方案多基于传统的过电流保护方法。 本项目将发电和负荷看成一个子系统或者“微电网”,实现含风力发电机的微电网的优化控制及运行管理。主要研究内容如下： 1、以永磁风力发电机组成的微电网结构为基础,对微电网的概念、拓扑机构、运行方式及其控制策略进行仿真分析; 2、建立微电网模型进行仿真分析,研究不同控制策略和故障情况下的微电网运行状态、微电网继电保护装置配置方案 3、将对电网进行无功补偿、谐波滤波的功能与逆变器自由功能进行融合,拓展了逆变器的功能。 4、开发可视化人机交互界面,方便人员进行操作,增加系统的实用性和扩展性。 本项目取得的成果： 1、通过改进的偏航和转矩控制策略,提高风力发电机风能转化效率至少10%,降低运行费用至少35%,极大降低了单位度电静态投资。 2、利用储能和无功补偿装置,提高了风力发电机输出电能的质量,提高了风力发电机有功输出,提高了变电、输电设施的供电能力,减少了网络有功损耗,增加经济效益。 3、微电网仿真平台可以根据本地区的电网结构进行多方面分析,包括系统运行状态展示,新能源接入后状态分析,故障状态下的运行特性等以发现目前电网中存在的问题。 4、将仿真特征分析应用到实际电网的分析和控制,有效提升了电网的安全稳定水平,规避实际运行中的风险,带来间接的经济效益。 本项目中提出的风力优化控制策略、微电网控制方案及保护方案经进一步检验后,在泗水国电风电场进行推广应用,有效降低了其设备投资、设备维护、人员成本费用,提高了其风力发电质量及设备研发效益;在济宁供电公司相关变电站的应用证明,本系统能够有效保证电力系统安全稳定运行,提高配电网供电质量,减少风机并网对配电网运行的影响,简化电网运行控制策略。本项目共实现节支总额近6900万元,不仅具有可观的经济效益,还有较大的社会效益。本项目现已授权发明专利2项,实用新型专利3项,发表学术论文4篇。