风电机组参与电网一次调频的控制方法研究(2)

菜单

1.5.2 变速恒频风电机组参与一次调频的研究现状 7

1.6 本文的主要研究内容及工作 8

2 电力系统一次调频原理 8

2.1 发电机组的频率特性 8

2.2 系统负荷的频率特性 10

2.3 频率的一次调整原理 11

2.4 本章小结 13

3 变速恒频风电机组参与一次调频的原理 13

3.1 变速恒频风电机组参与一次调频的原理 13

3.2 变速恒频风电机组参与一次调频的模型分析 14

3.3 本章小结 16

4 变速恒频风电机组参与一次调频的控制方法 16

4.1 惯性控制方法 16

4.2 比例控制方法 19

4.3 本章小结 20

5 控制方法的仿真分析 20

5.1 仿真工具选择及MATLAB简介 20

5.2 控制方法的仿真研究 21

5.2.1 仿真系统模型 21

5.2.2 仿真结果分析比较 23

5.3 控制方法问题的提出 26

5.4 本章小结 27

结论 28

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

1.1 课题背景

能源是现代社会和经济发展的基础。随着人类社会的发展，电能已经与人们的生活息息相关。世界经济的现代化，得益于能源的利用。但由于传统能源，如煤炭、石油、天然气等化石能源，均是不可再生的，而且其储备量相对较少，仅够支撑人类社会几十年的消耗。所以，大力发展可再生能源，成了解决世界能源危机的根本出路。风力发电具有环境友好、技术成熟、可靠性高、成本低且规模效益显著等特点，是发展最快的新能源[1]-[3]。

风能作为一种清洁的可再生资源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。鉴于以上优点，风力发电是目前可再生资源中技术最成熟，最具规模开发和商业发展前景最好的发电方式。

随着风力发电技术的不断成熟，以及国家对风力发电的大力支持，风电机组的数量和装机容量都在不断增加。中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，根据《风能世界》杂志发布，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。然而，风能也有很多缺点，如风速不稳定以及间歇性等。与之而来的问题是，风电机组并网对电网的稳定性产生的影响。电力系统中的风电比重正不断攀升，而风力的不确定性导致其发电出力也有较强的不确定性[4]-[7]。风电接入电网，对系统的稳定性与电能质量的影响是不可忽视的，这些问题处理不当不仅会危害用户的正常用电甚至还会造成整个电网的瓦解，而且也严重制约了风能的有效利用[8]-[9]。因此，研究风电机组参与电网一次调频的控制方法，并且根据风电场的电力系统动态仿真，选出合适的控制方法，对风电场的并网以及大规模普及，具有极其重要的作用。