电力论文哪里有？电力论文哪里有？本文针对水电机组的反调节特性展开研究，对水电机组产生反调节特性的原因进行分析，分析了水锤效应的影响因素，提出利用蓄电池对水电机组的水锤效应进行补偿，提出针对水电机组水锤效应蓄电池的控制策略，并对蓄电池和水电机组联合运行一次调频特性进行分析；
1 绪论
1.2.1水电机组参与一次调频的研究现状
随着可再生能源的发展，越来越多的新能源开始并入电网，由于新能源发电的不稳定性，电网对于一次调频需求增大，水电机组的一次调频功能得到了进一步重视。文献[18]研究了水电机组一次调频控制系统的动态和静态特性，提出了一种新的一次调频控制方案，即功率开环控制模式，该方案在开度控制的基础上，引入“开度-功率”非线性反馈环节，以保持系统对电网频率快速响应的特性。文献[19]对混流式水电机组在不同水头下进行一次调频试验，并计算其动态响应试验指标与考核指标相比较，为确保混流式水电机组在一次调频过程中达到要求，建议对水电机组的调速系统进行优化或者改造。文献[20]指出西南电网和华中电网异步联网时，电网中水电机组占比升高且规模减小，使得超低频振荡风险突出，对水电机组一次调频进行分析，以避免全网发生超低频振荡为前提优化水电机组的一次调频参数使得满足对水电机组一次调频的考核。文献[21]研究发现水电机组增强型调速器一次调频过程中对电网超低频振荡会产生不利的影响，因此提出电网中的水电机组不建议采用增强型调速器。文献[22]指出，由于“水锤效应”会导致水电机组在调节初期出现反调效应，使得实际积分电量减少，进一步会影响水电机组在一次调频中的考核。文献[16]根据强迫振荡机理对水电机组及其调速系统的固有频率进行分析，结果表明，水电机组在参与一次调频时不合理的一次调频参数会导致电网侧发生超低频振荡。
3 水电机组-蓄电池联合系统协同运行研究
3.1 水电机组反调节特性产生的原因
水电机组的水锤效应会导致水电机组在一次调频过程中出现反调节特性，在高水电占比区域，水电机组的反调节特性会引发电网的频率振荡，从而危害电网的安全稳定运行，为维护电网的安全稳定运行，同时满足电网对参与一次调频的水电机组进行的一次调频考核，本小节将对水电机组产生水锤效应的原因进行分析，首先将对水电机组的一次调频特性进行分析，其次，根据水电机组的传递函数画出根轨迹图，对水电机组出现反调节特性的原因进行分析。
水电机组响应速度较快，可以根据调整机组出力从而响应电网的频率变化，且水电机组具有较大的可调出力范围，可以轻松调整出力，这使得水电机组可以在短时间内迅速响应电网的频率波动；水电是一种可再生能源，对环境危害较小，且只要有足够水资源，水电机组就可以提供稳定可靠的出力；综合上述特点，水电机组非常适合用于一次调频。但在水电机组频率响应的过程中，导叶开度变化时，水流会冲击管道，使得水轮机机械功率先下降后上升，略滞后于导叶开度的变化，最后两者会趋于一致。
4 水电机组-蓄电池联合运行对超低频振荡的影响
4.1 多机并联系统超低频振荡现象的复现
高比例水电系统面对的一个重要挑战是超低频率振荡，其中水电机组的调速系统和水力系统的负阻尼效应是引发全网频率振荡的关键原因。为模拟水电高占比区域发生的超低频振荡现象，本小节将构建一个仿真模型，此模型由两台水电机组并列构成，该模型如图4-1所示。
4.2 抑制超低频振荡的传统措施
目前，最常见的抑制超低频振荡的措施是对调速器的参数进行优化，但由于一次调频考核与系统稳定性的限制，在优化调速器参数时往往会受到约束，无法达到理想的优化效果。以水电机组SD1为例，计算出水电机组SD1的稳定域限制与一次调频考核限制，在这两个条件的约束之下对并列系统中水电机组SD1进行参数优化。
以比例增益KP为横坐标，积分增益Ki为纵坐标，绘制满足三个稳定条件(4-1)、(4-2)、(4-3)的水轮机调节系统的稳定域如图4-3所示，满足水电机组SD1的调节系统PID参数取值范围为：0<KP<6.34，0<Ki<1.64，满足水电机组SD2的调节系统PID参数取值范围为：2<KP<11.81，0<Ki<4.28。由图4-3可知，水电机组SD1不在稳定域内，水电机组SD2在稳定域内，所以，该并列机组产生超低频振荡的原因是：水电机组SD1的PID参数设置过大，导致其向电网输出负阻尼而产生超低频振荡现象。
5 总结与展望
5.1 总结
本文针对水电机组的反调节特性展开研究，对水电机组产生反调节特性的原因进行分析，分析了水锤效应的影响因素，提出利用蓄电池对水电机组的水锤效应进行补偿，提出针对水电机组水锤效应蓄电池的控制策略，并对蓄电池和水电机组联合运行一次调频特性进行分析；对水电机组-蓄电池联合运行系统的蓄电池容量进行配置。复现了超低频振荡，分析了一次调频考核对调节系统PID参数的影响，并研究了蓄电池对于超低频振荡现象的影响，对蓄电池参与多机并联系统的一次调频考核进行考核。具体结论如下：
（1）水电机组产生反调节特性的主要原因是水轮机传递函数有一正零点，为非最小相位系统；本文所提出的蓄电池控制策略，在理论上可以完全补偿水锤效应引起的反调节功率；并使蓄电池与理想水轮机和线性化水轮机分别联合运行，根据根轨迹图和伯德图得出：水电机组-蓄电池联合运行增强了系统稳定性和抗干扰能力。
（2）水轮机调节系统的稳定域随着蓄电池的加入显著增加，加入蓄电池之后，水轮机-蓄电池联合系统在第一象限（即KP、Ki大于0）恒稳定。采取理想控制策略的水轮机调节系统稳定域显著增大。蓄电池容量的需求与水锤效应的强弱呈正相关，水锤效应越强，所需蓄电池容量越大。结合水电机组反调节特性产生的原因，对蓄电池容量的选择进行严格的归算，得到利用反调节现象维持时间与水流惯性时间常数Tw和蓄电池容量之间的关系式。对水轮机-蓄电池联合系统在各个工况点受到10%频率扰动时机组的响应情况进行分析，发现水轮机-蓄电池联合系统在各个工况下都具有极强的鲁棒性，并且可以很好的克服水锤效应，联合系统较加蓄电池之前具有良好的一次调频特性。
（3）水电机组高占比区域会出现超低频振荡现象，且系统的稳定域和一次调频考核对水电机组调速器PID参数之间不适应。水电机组-蓄电池联合运行可以有效的抑制水电高占比区域的超低频振荡现象，并且可以满足水电机组的一次调频考核要求和系统的稳定性。
参考文献（略）
