Mô hình động của các nhà máy điện gió trong phần mềm PSSE

Trong mô hình điện gió Type 3, nhà máy điện gió cho phép khai báo số Turbine trong nhà máy và quy đổi các tham số của 1 turbine sang tham số chung cho toàn bộ nhà máy. Trong phần mềm PSSE. Mô hình điện gió Type 3 tiêu biểu được mô hình hóa thành 4 mô hình thành phần như sau: – WT3G: Mô hình máy phátbộ biến đổi (generatorconverter model) – WT3E: Mô hình điều khiển điện (electrical control model) – WT3T: Mô hình điều khiển cơ (mechanical control (wind turbine) model) – WT3P: Mô hình điều khiển góc pitch (pitch control model).

MƠ HÌNH ĐỘNG CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN GIĨ TRONG PHẦN MỀM PSS/E VÀ MỘT SỐ BỘ THÔNG SỐ TIÊU BIỂU TRẦN HỮU PHÚC JANUARY 24, 2022 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E 1.3.1.2 Mơ hình nhà máy điện gió Tất loại tuabin gió có chia thành nhiều loại Hiện tại, PSS/E có khả mô bốn loại Turbine sử dụng nhà máy điện gió sau: – Loại (Type 1): Turbine không đồng kết nối trực tiếp (Direct connected Conventional Induction Generator) – Loại (Type 2): Turbine không đồng sử dụng Rotor dây quấn kết nối thông qua biến trở (Wound rotor Induction Generator with Variable Rotor Resistance) – Loại (Type 3): Turbine không đồng nguồn kép (Doubly-Fed Induction Generator) – Loại (Type 4): Turbine sử dụng chuyển đổi điện tồn cơng suất (Full Size Converter Unit) Theo nghiên cứu khảo sát hệ thống điện Việt Nam, có loại turbine sử dụng là Turbine loại loại Do đó, báo cáo chi tiết nghiên cứu mơ hình tham số tiêu biểu cho loại turbine Mơ hình điện gió Type Mơ hình ổn định tuabin gió WT3 PSS®E phát triển để mơ tính ổn định Turbine gió khơng đồng nguồn kép (DFIG) với điều khiển chuyển đổi công suất kết nối với cực rơto Mơ hình sử dụng nghiên cứu liên quan đến việc tích hợp máy phát điện gió (WTG) hệ thống điện Hình 0.1: Turbine điện gió Type (Turbine DFIG) [1] Công suất phát (bao gồm công suất nhà máy lấy tính tốn trào lưu công suất Chế độ điều khiển công suất phản kháng phải đặt 2, tức nhà máy điện gió điều khiển điện áp phạm vi công suất phản kháng cho [Qmin, Qmax] Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Trong mơ hình điện gió Type 3, nhà máy điện gió cho phép khai báo số Turbine nhà máy quy đổi tham số turbine sang tham số chung cho tồn nhà máy Trong phần mềm PSS/E Mơ hình điện gió Type tiêu biểu mơ hình hóa thành mơ hình thành phần sau: – WT3G: Mơ hình máy phát/bộ biến đổi (generator/converter model) – WT3E: Mơ hình điều khiển điện (electrical control model) – WT3T: Mơ hình điều khiển (mechanical control (wind turbine) model) – WT3P: Mơ hình điều khiển góc pitch (pitch control model) Báo cáo sử dụng mô hình tiêu biểu (WT3G2, WT3E1, WT3P1, WT3P1) cho khảo sát ổn định Riêng khảo sát biến động tốc độ gió, báo cáo sử dụng mơ hình turbine GE bao gồm mơ hình GEWTGCU1, GEWTECU1, GEWTPTU1, GEWTARU1 GEWT2MU1, GEWTGDU1 viết dựa thuật tốn mơ hình tiêu biểu có phương thức hoạt động giống với mơ hình tiêu biểu Hình sau thể tương tác khối thành phần mơ hình tiêu biểu điện gió Type phần mềm PSS/E Hình 0.2: Tương tác khối thành phần mơ hình tiêu biểu cho điện gió Type 3[1] Đối với mơ hình turbine GE (GEWTGCU1, GEWTECU1, GEWTPTU1, GEWTARU1 GEWT2MU1, GEWTGDU1) dành cho biến động thời tiết có thêm mơ hình thay đổi tốc độ gió có số khác biệt khâu mô Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E hình điều khiển điện mơ hình điều khiển Sự tương tác khối thành phần mơ hình turbine GE thể hình sau: Hình 0.3: Tương tác khối thành phần mô hình điện gió turbine GE [5] (b) Mơ hình máy phát/bộ biến đổi cơng suất (WT3G2) Mơ hình máy phát (WT3G) cung cấp giao diện nhà máy điện gió hệ thống Khơng giống mơ hình máy phát điện thơng thường, khơng chứa biến trạng thái học cho rôto - biến bao gồm mơ hình điều khiển (WT3T) Hơn nữa, khơng giống mơ hình máy phát điện thông thường, tất tham số từ thông loại bỏ để phản ánh đáp ứng nhanh chóng với lệnh cấp cao từ điều khiển điện thông qua chuyển đổi Kết xuất nguồn dịng có điều khiển tính tốn dòng điện đưa vào cần thiết cho hệ thống nhằm đáp ứng tín hiệu điều khiển từ thơng cơng suất thực từ mơ hình điều khiển điện Mơ hình máy phát/bộ biến đổi có loại mơ hình bao gồm WT3G1 WT3G2 Mơ hình WT3G2, khuyến nghị cho mơ hình ổn định động mới, bao gồm cải tiến WT3G1 ban đầu Mơ hình WT3G1 ban đầu giữ lại lý cần có tương thích ngược với phiên trước Mơ hình điều khiển điện WT3E1 sử dụng với WT3G1 với mơ hình WT3G2 cải tiến Khi WT3E1 sử dụng với mơ hình WT3G1, tham số ICON (M + 2) khuyến nghị đặt thành sử dụng với mơ hình WT3G2, tham số đặt thành Vì lý trên, báo cáo lựa chọn mơ hình WT3G2 làm mơ hình đại diện cho mơ hình máy phát/bộ biến đổi Mơ hình WT3G2 nhận biến tham số Vterm (Điện áp đặt đầu cực máy phát) từ liệu xác lập tín hiệu điều khiển dịng điện Ip (WIPCMD) điện áp Eq (WEQCMD) từ mơ hình điều khiển điện (WT3E1) Đồng thời , q trình tính tốn ổn định động Mơ hình tính tốn cơng suất thực phát lên lưới (Pgen) công suất phản kháng phát lên lưới (Qgen) cho mơ hình điều khiển điện WT3E1 Mơ hình điều khiển WT3T nhận nghiệm cơng suất thực phát lên lưới (Pgen) WT3G2 đồng thời đưa Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E nghiệm Pgen Qgen cho hệ thống để hệ thống nhận tham số trên, từ tính tốn q trình ổn định cho tồn hệ thống Hình thể chi tiết hàm truyền cụ thể cho mơ hình WT3G2 Hình 0.4: Mơ hình hàm truyền WT3G2 [1] Từ mơ hình hàm truyền ta thấy, mơ hình WT3G2 nhận tín hiệu điều khiển điện áp dịng điện từ mơ hình WT3E1 Các tín hiệu qua khâu tích phân khác để đưa vào logic bao gồm High Voltage Reactive Current Logic Low-Voltage Active Current Logic Từ kết xử lý tính tốn cho nghiệm quan trọng Pgen Qgen để trả ngược cho mơ hình điều khiển điện WT3E1 tương đương thành nguồn nhằm đưa vào hệ thống q trình tính tốn ổn định động Đối với điện áp đầu cực VT , qua khâu tích phân khâu tỉ lệ dựa hệ số khuếch đại góc pha điện áp Trong đó, điện áp xử lý qua khâu LVPL (Low Voltage Power Logic) nhằm đưa tín hiệu điều khiển cơng suất tác dụng phù hợp xuất điện áp thấp trường hợp vượt qua điện áp thấp cố gây LVRT (Low-Voltage-Ride-Through) Điện áp sau qua khâu đưa hệ thống đưa vào logic để xử lý Trong đó, giải thuật logic bao gồm Low-Voltage Active Current Logic logic High Voltage Reactive Current Logic thể chi tiết theo hình sau Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.5: Giải thuật mạch Low-Voltage Active Current Logic [4] Mạch Low-Voltage Active Current Logic nhận giá trị điện áp có Turbine (Vmil) Từ dựa đồ thị tham chiếu tính tốn hệ số multp (hệ số nhân) Kế tiếp, sử dụng hệ số nhân với điện áp nhân với công suất tác dụng phát Turbine theo công thức p = s1 Vmil multp (trong s1 dòng điện tác dụng Vmil điện áp turbine) Công suất thực Pgen lúc tính tốn chuyển thành tín hiệu điều khiển công suất thực Ip tiếp tục kết hợp với tín hiệu điều khiển cơng suất phản kháng Iq cho mơ hình điều khiển điện (WT3E1) Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.6: Giải thuật mạch High-Voltage Reactive Current Logic [4] Mạch High-Voltage Reactive Current Logic tương tự mạch High-Voltage Reactive Current Logic sử dụng để tìm cơng suất phản kháng tín hiệu điều khiển công suất phản kháng Iq Mạch nhận điện áp có Turbine (Vmil) so sánh với điện áp đầu cực cực đại cho phép Turbine (Vtmax) Trong trường hợp điện áp vượt điện áp cho phép, lượng công suất phản kháng thay đổi tính tốn theo cơng thức Δq = Δq + d(Vmil – Vtmax)/dt Sau cơng suất phản kháng tính tốn theo cơng thức q = s0 Vmil Δq (trong s0 dịng phản kháng Vmil điện áp turbine) Tiếp tục so sánh công suất phản kháng với công suất phản kháng cực tiểu qmin Trong trường hợp Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E cơng suất nhỏ cơng suất phản kháng cực tiểu, công suất phản kháng cho công suất phản kháng cực tiểu Từ cơng suất phản kháng tính tốn Qgen, chuyển sang tín hiệu điều khiển cơng suất phản kháng Iq cho mơ hình điều khiển điện (WT3E1) Như vậy, tổng thể mơ hình WT3G2 nhận tín hiệu điều khiển dòng điện điện áp Tham khảo tài liệu ESIG (Energy Systems Integration Group) [2] WECC (Western Electricity Coordinating Council) [3] Báo cáo đưa tham số tiêu biểu cho mơ hình WT3G2, cụ thể theo bảng sau: Bảng 0.1: Tham số tiêu biểu cho mơ hình máy phát WT3G2 CONs Giá trị J 0.2 J+1 J+2 J+3 J+4 0.1 J+5 1.5 J+6 0.5 J+7 0.9 J+8 J+9 1.2 J+10 J+11 J+12 0.02 Biến trạng thái K K+1 K+2 K+3 K+4 Biến điều khiển L Tham số khác M Mô tả Tiqcmd, Converter time constant for Iqcmd Tipcmd, Converter time constant for Ipcmd KPLL, PLL gain KIPLL, PLL integrator gain PLLMAX, PLL max limit Prated VLVPL1, LVPL voltage Low voltage power logic VLVPL2, LVPL voltage GLVPL, LVPL gain VHVRCR, High Voltage Reactive Current (HVRC) logic, pu voltage CURHVRCR, HVRC logic, current (pu) Rip_LVPL, Rate of active current change T_LVPL, Voltage sensor for LVPL, second Mô tả Converter lag for Ipcmd Converter lag for Iqcmd PLL first integrator PLL second integrator Voltage sensor for LVPL Mô tả deltaQ, overvoltage correction factor Mô tả Number of lumped wind turbines Ngồi ra, nghiên cứu biến động thời tiết Mơ hình GEWTGCU1 (mơ hình biến thể mơ hình WT3G2 dành cho Turbine hãng GE) có phương thức hoạt động tương tự mơ hình WT3G2 xem xét nghiên cứu cho tính tốn biến động thời tiết Tham số mẫu mơ hình GEWTGCU1 Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.7: Hàm truyền mơ hình GEWTGCU1 [1] Tham khảo tài liệu GE [5] Tham số mẫu mơ hình Turbine GE (1.5MW) lấy theo bảng sau: Bảng 0.2: Tham số mẫu cho mơ hình máy phát GEWTGCU1 Turbine GE (1.5MW) CONs J Giá trị 1.5 J+1 J+2 J+3 J+4 J+5 J+6 J+7 J+8 J+9 J+10 J+11 J+12 0.5 0.9 1.22 1.2 0.4 0.8 10 0.02 0 Mô tả PRATE, rated power of the original unit, in MW XEq, equivalent reactance for current injection, in pu on MBASE VLVPLi, LVPL voltage VLvPL2,LVPL voltage Glvpl, LVPL gain Vhvrcr2, HVRCR voltage CURHvRcR2, max reactive current at VHVRCR2 VLVACR1, low voltage active current regulation logic, voltage VLVACR2, LVACR logic, voltage Rip_LVPL, rate of LVACR active current change T_LVPL, voltage sensor for LVACR time constants LVPL 1st voltage point LVPL 1st power point Trang Trần Hữu Phúc CONs J+13 J+14 J+15 J+16 J+17 ICONs M M+1 STATEs K K+1 K+2 VARs L L+1 L+2 Mô hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Giá trị 0.5 0.167 0.9 0.925 Giá trị - Mô tả LVPL 2nd voltage point LVPL 2nd power point LVPL 3rd voltage point LVPL 3rd power point Impedance for changing IQCMD to voltage signal Mô tả Number of original WTs lumped up to the model equivalent Full converter flag • : DFIG • :FSC Mô tả Converter lag for Ipcmd Converter lag for Eqcmd or Iqcmd Voltage sensor for LVPL Mô tả VMACC,, Vterm magnitude on previous iteration VAACC, Vterm angle on previous iteration deltaQ, overvoltage corr factor (c) Mơ hình điều khiển điện (WT3E1) Mơ hình WT3E1 nhận tham số cơng suất tác dụng (Pgen) phản kháng (Qgen) cung cấp cho hệ thống Đồng thời nhận tham số điện áp đầu cực Vterm điện áp Vbus tốc độ quay turbine (shaft speed) từ mơ hình điều khiển WT3T1 Mơ hình tính tốn xử lý để đưa tín hiệu điều khiển điện áp Eq tín hiệu điều khiển dịng điện Ip cho mơ hình WT3G2 Đồng thời, đưa tín hiệu điều khiển cơng suất tốc độ gió tính tốn (Power Order Speed Order) cho mơ hình điều khiển góc pitch (WT3P1) Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.11: Hàm truyền mơ hình điều khiển góc Pitch (WT3P1) Tham khảo tài liệu ESIG (Energy Systems Integration Group) [2] WECC (Western Electricity Coordinating Council) [3] Báo cáo đưa tham số tiêu biểu cho mơ hình WT3P1, cụ thể theo bảng sau: Trang 19 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Bảng 0.6: Tham số tiêu biểu cho mơ hình điều khiển góc Pitch WT3P1 CONs Giá trị Mơ tả J 0.30 Tp, Blade response time constant J+1 150.0 Kpp, Proportional gain of PI regulator (pu) J+2 25.0 Kip, Integrator gain of PI regulator (pu) J+3 3.0 Kpc, Proportional gain of the compensator (pu) J+4 30.0 Kic, Integrator gain of the compensator (pu) J+5 0.0 TetaMin, Lower pitch angle limit (degrees) J+6 27.0 TetaMax, Upper pitch angle limit (degrees) J+7 10.0 RTetaMax, Upper pitch angle rate limit (degrees/sec) J+8 1.0 PMX, Power reference, pu on MBASE STATEs Mô tả K Output lag K+1 Pitch control K+2 Pitch compensation Đối với mơ hình Turbine hãng GE, mơ hình điều khiển góc Pitch (GEWTPTU1) tương tự mơ hình WT3P1 Hình 0.12: Hàm truyền mơ hình điều khiển góc Pitch Turbine GE (GEWTPTU1) Tham khảo tài liệu GE [5] Tham số mẫu mơ hình điều khiển góc Pitch Turbine GE (1.5MW) lấy theo bảng sau: Trang 20 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Bảng 0.7: Tham số tiêu biểu cho mơ hình điều khiển góc Pitch GEWTECU1 (Turbine GE 1.5MW) CONs J J+1 J+2 J+3 J+4 J+5 J+6 J+7 J+8 J+9 ICONs M M+1 STATEs K K+1 K+2 Giá trị 0.3 150 25 30 -4 27 -10 10 Giá trị 0 Mô tả TP, time constant of the output lag (sec) Kppt, proportional gain of PI regulator (pu) Kipt, tntegrator gain of PI regulator (pu) KPC, proportional gain of the compensator (pu) KIC, integrator gain of the compensator (pu) 0MIN, lower pitch angle limit (degrees) 0MAX, upper pitch angle limit (degrees) d0/dtMIN, lower pitch angle rate limit (degrees/sec) d0/dtMAX, upper pitch angle rate limit (degrees/sec) PREF, power reference Mô tả For internal use (user to input 0) For internal use (user to input 0) Mô tả Output Lag Pitch Control Pitch compensator (e) Mơ hình điều khiển (WT3T1) Mơ hình điều khiển (WT3T1) điện gió Type nhận cơng suất tác dụng (Pgen) từ mơ hình máy phát (WT3G2) góc cánh (Blade Pitch) từ mơ hình điều khiển góc Pitch (WT3P1) Mơ hình trả tốc độ Turbine (Shaft Speed) cho mơ hình điều khiển góc Pitch (WT3T1) mơ hình điều khiển điện (WT3E1) Đối với mơ hình điều khiển cơ, thơng qua tham số số qn tính (H), tốc độ gió tham chiếu (Vw), hệ số hãm (DAMP DSHAFT) mơ hình WT3T1 sử dụng khâu tích phân để tính tốn tốc độ Turbine độ thay đổi góc Rotor (Rotor Angle Deviation) Đối với mơ hình Turbine hãng GE, mơ hình điều khiển tách thành mơ hình nhỏ (GEWTARU1 GEWT2MU1) Trong mơ hình khí động lực học GEWTARU1, đầu vào mơ hình bao gồm góc pitch (WPITCH), tốc độ gió (WVLCTY) tín hiệu hồi tiếp từ mơ hình GEWT2MU1 (WTRBSP) Mơ hình khí động lực học tính tốn thơng qua đồ thị hiệu số hiệu suất Turbine (Coefficient of Performance) số turbine lắp đặt giải tín hiệu điều khiển động học (WAEROT) Tín hiệu làm ngõ vào cho mơ hình điều khiển (GEWT2MU1) để tính tốn tốc độ turbine (SPEED) góc máy phát (ANGLE) Cấu trúc mơ hình điều khiển GEWT2MU1 tương tự mơ hình WT3T1 Trang 21 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.13: Hàm truyền mơ hình điều khiển (WT3T1) Hình 0.14:Đồ thị hiệu số cơng suất theo góc cánh khác (WT3T1) Trang 22 Trần Hữu Phúc Mô hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.15: Hàm truyền mơ hình điều khiển mơ hình khí động lực học Turbine GE 1.5 MW (GEWTARU1 GEWT2MU1) Trang 23 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Tham khảo tài liệu ESIG (Energy Systems Integration Group) [2] WECC (Western Electricity Coordinating Council) [3] Báo cáo đưa tham số tiêu biểu cho mơ hình WT3T1, cụ thể theo bảng sau: Bảng 0.8: Tham số tiêu biểu cho mơ hình điều khiển (WT3T1) Mô tả J VW, Initial wind, pu of rated wind speed J+1 H, Total inertia constant, sec J+2 DAMP, Machine damping factor, pu P/pu speed J+3 Kaero, Aerodynamic gain factor J+4 Theta2, Blade pitch at twice rated wind speed, deg J+5 Htfrac, Turbine inertia fraction (Hturb/H)1 J+6 Freq1, First shaft torsional resonant frequency, Hz J+7 Dshaft, Shaft damping factor (pu) STATEs Mô tả K Shaft twist angle, rad K+1 Turbine rotor speed deviation, pu K+2 Generator speed deviation, pu K+3 Generator rotor angle deviation, pu VARs Mô tả L Paero on the rotor blade side, pu L+1 Initial rotor slip L+2 Initial internal angle L+3 Initial pitch angle L+4 Paero initial CONs Giá trị 1.00 4.95 0.0 0.007 21.98 0.0 1.8 1.5 Tham khảo tài liệu GE [5] Tham số mẫu mơ hình mơ hình điều khiển mơ hình khí động lực học Turbine GE 1.5 MW (GEWTARU1 GEWT2MU1) lấy theo bảng sau: Bảng 0.9: Tham số mô hình khí động lực học Turbine GE 1.5 MW (GEWTARU1) CONs J J+1 J+2 J+3 J+4 J+S J+6 J+7 J+8 ICONs M Giá trị 20 27 -4 1.225 35.25 72 1200 Giá trị Mô tả cMAX, maximum Lambda from Cp curves cMIN, minimum Lambda from Cp curves PITCHMAX, upper limit of pitch angle PITCHMIN, lower limit of pitch angle Ta, time constant of the conversion smoothing P, air density (kg/m3) RADIUS, blade radius (meters) GBratio, gear box ratio SYNCHR, synchronous rpm Mô tả For internal use (user to input 0) Trang 24 Trần Hữu Phúc CONs STATEs K VARs L L+1 L+2 L+3 Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Giá trị Mô tả Conversion smoothing lag Description K_ADJ from initialization PITCH_INIT, Initial pitch angle Lambda, current lambda Cp, Current Cp Mơ tả Bảng 0.10: Tham số mơ hình điều khiển Turbine GE 1.5 MW (GEWT2MU1) CONs J J+1 J+2 J+3 J+4 ICONs M STATEs K K+1 K+2 K+3 VARs L L+1 L+2 L+3 Giá trị 7.64 0 1.246 1.5 Giá trị Mô tả H, total inertia of the drive train (MW*sec/MVA) DAMP, machine damping factor pu P/pu Speed HTfrac, turbine inertia fraction (Hturb/H) FREQ-|, first shaft torsional resonant frequency (Hz) DSHAFT, shaft damping factor Mô tả For internal use (user to input 0) Mô tả Shaft twist angle (radians) Turbine rotor speed deviation (pu) Generator speed deviation (pu) Generator angle deviation (degrees) Mô tả Paero on the rotor blade side (pu) Initial rotor slip (pu) Initial internal angle (degrees) Cp, Current Cp Trang 25 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Mơ hình điện gió Type Mơ hình ổn định tuabin gió WT4 phần mềm PSS®E phát triển để mơ tính ổn định Turbine sử dụng chuyển đổi điện toàn cơng suất (Full Size Converter Unit) Hình 0.16: Turbine điện gió Type (Turbine FSC) [1] Cơng suất phát (bao gồm công suất nhà máy lấy tính tốn trào lưu cơng suất Chế độ điều khiển công suất phản kháng phải đặt 2, tức nhà máy điện gió điều khiển điện áp phạm vi công suất phản kháng cho [Qmin, Qmax] Trong mơ hình điện gió Type 4, quy đổi tương đương cho toàn nhà máy cách nhân giá trị MBASE turbine cho số lượng turbine nhà máy Trong phần mềm PSS/E Mơ hình điện gió Type tiêu biểu mơ hình hóa thành mơ hình thành phần sau: – WT4G: Mơ hình máy phát/bộ biến đổi (generator/converter model) – WT4E: Mơ hình điều khiển điện (electrical control model) Hình sau thể tương tác khối thành phần mơ hình tiêu biểu điện gió Type phần mềm PSS/E Trang 26 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.17: Tương tác khối thành phần mơ hình tiêu biểu cho điện gió Type 4[1] Mơ hình điện gió Type có cấu trúc gần giống mơ hình nhà máy điện mặt trời Mơ hình có điều khiển điện khơng có mơ hình điều khiển Do đó, mơ hình điều khiển tính toán biến tham số liên quan đến phần điện nhà máy (Dịng điện, điện áp, cơng suất phản kháng, cơng suất tác dụng …) (a) Mơ hình máy phát/ biến đổi cơng suất (WT4G1) Mơ hình chuyển đổi cơng suất/máy phát tính tốn dịng điện đưa vào lưới dựa tín hiệu điều khiển lọc từ mơ hình điều khiển điện Cả hai tín hiệu điều khiển dịng tác dụng (WIPCMD) điều khiển dịng phản kháng (WIQCMD) Mơ hình máy phát/bộ biến đổi cơng suất điện gió Type có cấu trúc phương thức hoạt động giống với mơ hình máy phát/ biến đổi cơng suất điện gió Type Các mạch Logic bao gồm High Voltage Reactive Current Logic Low Voltage Reactive Current Logic đảm nhận vấn đề điều chỉnh công suất P Q đưa hệ thống Hình 0.18: Mơ hình hàm truyền WT4G1 [1] Tham khảo tài liệu ESIG (Energy Systems Integration Group) [2] WECC Trang 27 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E (Western Electricity Coordinating Council) [3] Báo cáo đưa tham số tiêu biểu cho mô hình WT4G1, cụ thể theo bảng sau: Bảng 0.11: Tham số tiêu biểu cho mơ hình máy phát/ biến đổi (WT4G1) Mô tả TIQCmd, Converter time constant for IQcmd TIPCmd, Converter time constant for IPcmd VLVPL1, LVPL voltage (Low voltage power logic) VLVPL2, LVPL voltage GLVPL, LVPL gain VHVRCR, HVRCR voltage (High voltage reactive current limiter) CURHVRCR, HVRCR current (Max reactive current at J+6 2.00 VHVRCR) J+7 2.00 RIp_LVPL, Rate of LVACR active current change J+8 0.02 T_LVPL, Voltage sensor for LVACR time constant STATEs Mô tả K Converter lag for Ipcmd K+1 Converter lag for Eqcmd K+2 Voltage sensor for LVACR VARs Mô tả L Previous Vterm magnitude L+1 VAACC, previous Vterm angle L+2 deltaQ, overvoltage correction factor CONs J J+1 J+2 J+3 J+4 J+5 (b) Giá trị 0.02 0.02 0.40 0.90 1.11 1.20 Mơ hình điều khiển điện (WT4E1) Mơ hình điều khiển điện điện gió Type (WT4E1) nhận tham số điện áp đầu cực (Vterm), công suất tác dụng Pelec cơng suất phản kháng Qelec từ mơ hình máy phát / biến đổi cơng suất (WT4G1) Trong mơ hình điều khiển điện điện gió Type 4, cờ điều khiển PFALAG đóng vai trị bật/ tắt chế độ điều khiển đáp ứng nhanh hệ số công suất Cờ điều khiển VARFLG tương tự mơ hình điện gió Type 3, cung cấp chế độ điều khiển: công suất phản kháng không đổi (Q = constant), hệ số công suất không đổi (PF = constant) điều chỉnh điện áp điều khiển công suất phản kháng (V = constant) Cờ điều khiển PQFLAG ưu tiên điều khiển công suất tác dụng P công suất phản kháng Các tham số qua khâu khác khối hạn dịng để tính tốn tín hiệu điều khiển dịng cơng suất tác dụng tín hiệu điều khiển dịng cơng suất phản kháng Điều khiển cơng suất tác dụng mơ hình WT4E1 dựa điều kiện Turbine kích từ Bất kể điều khiển công suất tác dụng thực theo phương thức sử dụng tiêu chí nào, điều khiển có nhiệm vụ giữ cân cơng suất Turbine sinh công suất phát lên lưới Trong mô hình WT4E1, điều khiển cơng suất tác dụng so sánh công suất tác dụng đưa vào lưới tham chiếu với công suất độ thay đổi công suất tác dụng tương ứng tính tốn mơ hình Khối hạn dịng (Converter Current Limiter) Converter phần thiết yếu mơ hình Tùy thuộc vào việc ưu tiên cơng suất tác dụng hay phản kháng chọn, khối sử dụng thuật toán khác để cập nhật giới hạn thành phần công suất phản kháng công suất tác dụng Trang 28 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.19: Mơ hình hàm truyền WT4E1 [1] Trang 29 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.20: Mơ hình hàm truyền Converter Current Limiter Tham khảo tài liệu ESIG (Energy Systems Integration Group) [2] WECC (Western Electricity Coordinating Council) [3] Báo cáo đưa tham số tiêu biểu cho mơ hình WT4E1, cụ thể theo bảng sau: Bảng 0.12: Tham số tiêu biểu cho mơ hình điều khiển điện (WT4E1) CONs J J+1 J+2 J+3 J+4 J+5 J+6 Giá trị 0.15 18.0 5.00 0.05 0.10 0.00 0.08 Mô tả Tfv, Filter time constant in voltage regulator (sec) KPV, Proportional gain in Voltage regulator(pu) KIV, Integrator gain in Voltage regulator (pu) Kpp, Proportional gain in Active Power regulator(pu) KIP, Integrator gain in Active Power regulator (pu) Kf, Rate feedback gain (pu) Tf, Rate feedback time constant (sec.) Trang 30 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E CONs Giá trị Mô tả J+7 0.47 QMX, Max limit in Voltage regulator (pu) J+8 -0.47 QMN, Min limit in Voltage regulator (pu) J+9 1.10 IPmax, Max active current limit J+10 0.00 TRV, Voltage sensor time constant J+11 0.5 dPMX, Max limit in power PI controller (pu) J+12 -0.5 dPMN, Min limit in power PI controller (pu) J+13 0.05 T_Power, Power filter time constant J+14 0.10 KQI, MVAR/Voltage gain J+15 0.90 VMINCL, Min voltage limit J+16 1.10 VMAXCL, Max voltage limit J+17 120.0 KVI, Voltage/MVAR Gain J+18 0.05 Tv, Lag time constant in WindVar controller J+19 0.05 Tp, Pelec filter in fast PF controller J+20 1.70 ImaxTD, Converter current limit J+21 1.11 Iphl, Hard active current limit J+22 1.11 Iqhl, Hard reactive current limit STATEs Mô tả K Filter in voltage regulator K+1 Integrator in voltage regulator K+2 Integrator in active power regulator K+3 Active power regulator feedback K+4 Voltage sensor K+5 Power filter K+6 MVAR/Vref integrator K+7 Verror/Internal machine voltage integrator K+8 Lag of the WindVar controller K+9 Input filter of Pelec for PF fast controller VARs Mô tả L Remote bus ref voltage L+1 Q reference if PFAFLG=0 & VARFLG=0 L+2 PFangle reference if PFAFLG=1 L+3 Power reference ICONs Mô tả M Remote bus # for voltage control; for local voltage control PFAFLG: M+1 if PF fast control disabled if PF fast control enabled VARFLG: if Qord is not provided by WindVar if Qord is provided by WindVar M+2 M+3 if VARFLG=PFAFLG=0 then Qord is provided as a Qref=const PQFLAG, P/Q priority flag: Trang 31 Trần Hữu Phúc CONs Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Giá trị Mơ tả Q priority P priority TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PSS/E 34.0 - Program Application Guide - Volume [2] ESIG – WT3 generic wind model - https://www.esig.energy/wiki-main-page/wt3generic-wind-model/#cite_note-3 [3] Working Group Joint Report – WECC Working Group on Dynamic Performance of Wind Power Generation & IEEE Working Group on Dynamic Performance of Wind Power Generation of the IEEE PES Power Stability Controls Subcommittee of the IEEE PES Power System Dynamic Performance Committee, “Description and Technical Specifications for Generic WTG Models – A Status Report [4] EPRI, “Proposed Changes to the WECC WT3 Generic Model for Type Wind Turbine Generators”, Prepared under Subcontract No NFT-1-11342-01 with NREL, Issued to WECC REMTF and IEC TC88 WG27 12/16/11 [5] Modelling of GE Wind Turbine – Generators for Grid Studies - Kara Clark, Juan J.Sanchez -Gasca - April 16,2010 [6] Báo cáo đánh giá tác động điện mặt trời áp mái lên hệ thống điện - EVNPECC2 [7] Confronting the Duck Curve: How to Address Over-Generation of Solar Energy Becca Jones-Albertus - Energy Efficiency and Renewable Energy Office [8] Implications of Reduced Inertia Levels on the Electricity System – Technical Report on the Challenges and Solutions for System Operations with Very High Penetrations of Non-Synchronous Resources - EPRI Trang 32 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Trang 33 ... tức nhà máy điện gió điều khiển điện áp phạm vi công suất phản kháng cho [Qmin, Qmax] Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Trong mơ hình điện gió Type 3, nhà máy điện. .. Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.19: Mơ hình hàm truyền WT4E1 [1] Trang 29 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.20: Mơ hình hàm truyền... hình điều khiển góc pitch (WT3P1) Trang Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần mềm PSS/E Hình 0.8: Hàm truyền mơ hình WT3E1[1] Trang 10 Trần Hữu Phúc Mơ hình động nhà máy điện gió phần