风电并网系统

风电机组参与调频可提高风电并网系统的频率稳定性，但现有下垂控制难以兼顾频率响应特性和风机自身运行状态。为此，文中提出一种计及频率变化率（rate of change of frequency，ROCOF）与转子动能的自适应下垂控制策略，充分利用转子动能参与调频，确保风机稳定运行。首先，根据系统频率情况，将ROCOF划分区间，通过分段函数构建下垂系数与ROCOF的耦合函数，确保风电机组在扰动初期释放更多能量，提高风机对频率的支撑能力，减缓频率跌落速度。然后，引入转速影响因子，根据风机自身运行状态调整下垂系数，防止风机转子失速，避免频率二次跌落。最后，在MATLAB/Simulink平台上搭建风火联合系统仿真模型验证了所提控制策略有效性。仿真结果表明所提策略在保证风机转速稳定的同时，能有效利用风机转子动能改善系统频率响应特性。

目前柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案，而整流站采用DRU（二极管不控整流单元）可以进一步提升直流系统的经济性和可靠性。因此提出基于构网型风电机组和DRU的海上风电交流系统稳态潮流计算方法。描述了基于DRU的海上风电并网系统拓扑结构，介绍了风电机组采用Q-f（无功功率-频率）下垂控制的构网型控制策略，提出了稳态潮流计算方法。该方法根据DRU换流站交流母线的无功功率不平衡量来进行潮流迭代，并计及构网型风电机组的Q-f下垂控制特性。在海上风电低频交流汇集送出系统和海上风电中频交流汇集直流送出系统中，分析了基于构网型风电机组和DRU的海上风电交流系统的稳态运行特性，验证了所提方法的有效性。

混合型潮流控制器(hybrid power flow controller, HPFC)可以有效解决风电并网系统中存在的支路潮流过载问题，且相较于统一潮流控制器成本更低。针对现有的HPFC潮流优化研究尚未计及支路潮流最大值约束和风电不确定性的问题，提出一种基于场景削减的含HPFC风电并网系统最优潮流模型。首先，建立HPFC的功率注入模型，并推导了注入功率表达式；其次，采用K均值算法削减风电、负荷概率场景，通过CH(+)指标选择最优场景集合；最后，建立兼顾发电机运行成本、系统网络损耗、正常运行及N-1故障下的支路负载率的多目标优化模型，采用多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization, MOPSO)算法进行求解，利用模糊满意度函数在Pareto解集中筛选出折衷解。在MATLAB中仿真验证所提方法的有效性，结果表明该方法可以计及风电不确定性，保证电网在不同场景下的安全经济运行。