Статья посвящена применению ветроэнергетических установок как источников синтетической инерции с целью повышения запасов устойчивости и демпфирования частоты колебаний. Целью данного исследования является установление возможности использования регулятора синтетической инерции ветроэнергетических установок для уменьшения амплитуд частоты колебаний в переходных режимах. Одним из последствий интеграции большого количества ветряных электростанций является уменьшение количества кинетической энергии (инерции), доступной для работы системы. Если инерция системы становится слишком малой, это может поставить под угрозу стабильность частоты при выходе из строя крупных генерирующих единиц. Чем меньше момент инерции в системе, тем большие колебания частоты происходят после нарушения баланса активной мощности. Получен регулятор синтетической инерции ветровой энергетической установки, позволяющий уменьшить провалы частоты при переходных режимах. Сделаны рекомендации относительно выбора коэффициентов усиления регулятора инерции. Приводится модель управления ветроэнергетическими установками регулятором синтетической инерции. На примере тестовой схемы электроэнергетической системы проведено моделирование возмущений в виде наброса нагрузки и короткого замыкания. В качестве результата приведены характеристики изменения частоты электроэнергетической системы в случае отсутствия и наличия ветроэнергетической установки.
Maqolada turgʻunlik chegaralarini oshirish va tebranishlar chastotasini dempferlash maqsadida shamol elektr stansiyalari sintetik inersiya manbalari sifatida koʻrib chiqildi. Ushbu tadqiqotning maqsadi tebranishlar chastota amplitudasini oʻtkinchi holatlarda kamaytirish uchun shamol energetik qurilmalarining sintetik inersiya rostlagichlaridan foydalanish imkoniyatini aniqlashdir. Koʻp sonli shamol elektr stansiyalarini birlashtirishning natijalaridan biri – bu tizim ishi uchun kerakli boʻlgan kinetik energiya (inersiya) miqdorini kamaytirishdir. Agar tizim inersiyasi juda past boʻlsa, u katta ishlab chiqarish bloklari ishlamay qolganda chastota barqarorligini buzishi mumkin. Tizimdagi inersiya momenti qanchalik kichik boʻlsa, faol quvvat balansi buzilganidan keyin chastota oʻzgarishi shunchalik koʻp boʻladi. Tadqiqot davomida shamol elektr stansiyasining sintetik inersiya rostlagichi ishlab chiqildi, bu oʻtkinchi holatlarda chastotaning pasayishini kamaytirish imkonini beradi. Inersiya rostlagichi uchun kuchaytirish koeffitsiyentlarini tanlash boʻyicha tavsiyalar berilgan. Sintetik inersiya rostlagichiga ega shamol qurilmalari uchun boshqaruv modeli keltirilgan. Elektr energetika tizimining test sxemasi misolida yuklama oshishi va qisqa tutashuv koʻrinishidagi buzilishlarni modellashtirish amalga oshirildi. Natijada shamol elektr stansiyasi mavjud boʻlmaganda va mavjud boʻlganda, elektr energetika tizimining chastotasini oʻzgartirish xususiyatlari olindi
Статья посвящена применению ветроэнергетических установок как источников синтетической инерции с целью повышения запасов устойчивости и демпфирования частоты колебаний. Целью данного исследования является установление возможности использования регулятора синтетической инерции ветроэнергетических установок для уменьшения амплитуд частоты колебаний в переходных режимах. Одним из последствий интеграции большого количества ветряных электростанций является уменьшение количества кинетической энергии (инерции), доступной для работы системы. Если инерция системы становится слишком малой, это может поставить под угрозу стабильность частоты при выходе из строя крупных генерирующих единиц. Чем меньше момент инерции в системе, тем большие колебания частоты происходят после нарушения баланса активной мощности. Получен регулятор синтетической инерции ветровой энергетической установки, позволяющий уменьшить провалы частоты при переходных режимах. Сделаны рекомендации относительно выбора коэффициентов усиления регулятора инерции. Приводится модель управления ветроэнергетическими установками регулятором синтетической инерции. На примере тестовой схемы электроэнергетической системы проведено моделирование возмущений в виде наброса нагрузки и короткого замыкания. В качестве результата приведены характеристики изменения частоты электроэнергетической системы в случае отсутствия и наличия ветроэнергетической установки.
The article is devoted to the use of wind power plants as sources of synthetic inertia in order to increase the stability margins and damping frequency fluctuations. The purpose of this study is to establish the possibility of using the synthetic inertia controller of wind turbines to reduce the amplitudes of frequency fluctuations in transient conditions. One consequence of integrating a large number of wind farms is to reduce the amount of kinetic energy (inertia) available to operate the system. If the system inertia becomes too low, it can compromise frequency stability when large generating units fail. The smaller the moment of inertia in the system, the greater the frequency fluctuations occur after the active power balance is disturbed. A regulator of synthetic inertia of a wind power plant has been obtained, which makes it possible to reduce frequency dips during transient conditions. Recommendations are made regarding the choice of gain factors for the inertia controller. A control model for wind turbines with a synthetic inertia controller is presented. On the example of a test circuit of an electric power system, modeling of disturbances in the form of a load surge and a short circuit was carried out. As a result, the characteristics of the change in the frequency of the electric power system in the absence and presence of a wind power plant are given.
| № | Author name | position | Name of organisation |
|---|---|---|---|
| 1 | Mamudov T.F. | texnika fanlari boʻyicha falsafa doktori (PhD), "Elektr stantsiyalari, tarmoqlari va tizimlari" kafedrasi dotsenti | Toshkent Davlat texnika universiteti |
| № | Name of reference |
|---|---|
| 1 | Arani, M., & El-Saadany, E. (2013). Implementing virtual inertia in DFIG-based wind power generation. IEEE Trans. Power Systems, 28(2), 1373-1384. |
| 2 | Arani, M., & Mohamed, Y. (2015). Analysis and impacts of implementing droop control in DFIGbased wind turbines on microgrid/weak-grid stability. IEEE Trans. Power Systems, 30(1), |
| 3 | Chamorro, H. (2020). Innovative Primary Frequency Control in Low-Inertia Power Systems Based on Wide-Area RoCoF Sha-ring. IET Energy Systems Integration, 2(2). doi:10.1049/iet-esi.2020.0001 |
| 4 | Cheng, Y. (2020). Smart Frequency Control in Low Inertia Energy Systems Based on Frequency Response Techniques: A Review. Applied Energy, 279. doi:10.1016/j.apenergy.2020.115798 |
| 5 | De Almeida, R., & Lopes, J. (2005). Primary frequency control participation provided by doubly fed induction wind generators. Proceedings of the 15th Power Systems Computation Conference, (рр. 1-7). Liege. |
| 6 | Diaz-Gonzalez, F. (2014). Participation of Wind Power Plants in System Frequency Control: Review of Grid Code Requirements and Control Methods. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 34, 551-564. doi:10.1016/j.rser.2014.03.040 |
| 7 | Dreidy, M., Mokhlis, H., & Mekhilef, S. (2017). Inertia Response and Frequency Control Techniques for Renewable Energy Sources: A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 69, 144-155. doi:10.1016/j.rser.2016.11.170 |
| 8 | Gonzalez-Longatt, F. (2016). Impact of Emulated Inertia from Wind Power on Under-Frequency Protection Schemes of Future Power Systems. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, 4(2), 211-218. doi:10.1007/s40565-015-0143-x |
| 9 | Lee, J., Kang, C., Muljadi, E., & Sørensen, P. (2014). Droop assignment algorithm for the inertial control of a DFIG-based wind power plant for supporting the grid frequency. Proceedings of the Symposium IEEE Power Electronics and Machines in Wind Applications (рр. 1-5). IEEE. |
| 10 | Margaris, D., Papathanassiou, S., Hatziargyriou, N., Hansen, A., & Sørensen, P. (2012). Frequency control in autonomous power systems with high wind power penetration. IEEE Trans. Sustainable Energy, 3(2), 189-199. |
| 11 | Mehigan, L. (2020). Renewables in the European Power System and the Impact on System Rotational Inertia. Energy, 203, 117776. doi:10.1016/j.energy.2020.117776 |
| 12 | Morren, J., Haan, S., Kling, W., & Ferreira, J. (2006). Wind turbines emulating inertia and supporting primary frequency control. IEEE Trans. Power Systems, 21(1), 433-434. |
| 13 | Nguyen, H. (2017). Frequency Stability Enhancement for Low Inertia Systems Using Synthetic Inertia of Wind Power. Proceedings of the 2017 IEEE Power & Energy Society General Meeting, (pр. 1-5). doi:10.1109/ PESGM.2017.8274566 |
| 14 | Shi, Q., Wang, G., & Ma, W. (2016). Coordinated Virtual Inertia Control Strategy for D-PMSG Considering Frequency Regulation Ability. Journal of Electrical Engineering and Technology, 11, 1921- 1935. doi:10.5370/jeet.2016.11.6.1556 |
| 15 | Vidyanandan, K., & Senroy, N. (2012). Issues in the grid frequency regulation with increased penetration of wind energy systems. Proceedings of the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems, (рр. 1-6). |
| 16 | Wang, Z., & Wu, W. (2018). Coordinated Control Method for DFIG-Based Wind Farm to Provide Primary Frequency Regulation Service. IEEE Transactions on Power Systems, 33(3), 2644-2659. doi:10.1109/TPWRS.2017.2755685 |
| 17 | Wu, Y.-K., & Shu, W.-H. (2015). Review of Inertial Control Methods for DFIG-Based Wind Turbines. International Journal of Electrical Energy, 3(3), 174-178. |