风电机组参与电网一次调频的控制方法研究(5)

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随着风电的穿透功率不断增大，之前的标准已经不能满足电网系统稳定运行的要求，电网对风电场并网的要求也更加严格。电力系统并网要求频率相等，相位相同。频率相等体现在风力机组上就是转速相同。现在的主流风电机组为双馈异步风力发电机。所以风电场并网首先要满足两个条件：一、风力发电机相序必须与电网相序相同。

二、风力发电机的转速尽可能接近同步转速（一般为同步转速的98%~100%）。除此之外，电力系统还有一些别的要求，如风电机组LVRT能力，风电机组无功及电压控制能力，风电机组频率及有功控制能力[21]。

1.5 变速恒频风电机组参与电网一次调频

1.5.1 变速恒频风电机组参与一次调频的研究意义

电力系统一次调频是指当电网频率偏离额定值时，发电机控制系统控制有功功率的增加或减少，来限制电网频率变化的特性[7]。电力系统正常运行工况下，应在额定频率下运行,系统中的所有电气设备只有在额定频率下才能获得最好的可靠性和经济型[8]。电网频率变化将直接影响到电网所提供电能的质量。

风电机组并网时，会引起电网系统频率的变化。电力系统中风电的比重正在不断攀升，风力的不确定性导致其发电出力也有较强的不确定性。传统的风电机组并没有参与系统频率控制，对系统转动惯量的贡献微乎其微。如果风力发电的不确定性由传统发电机补偿，风电渗透率增加需要显著增加备用容量，这需要大量常规发电机提供备用容量，会增加系统运行成本[7]。而如果风电机组参与电网的一次调频控制，能够减小大规模风电接入对电网频率控制的不利影响，提高风电的渗透率水平，对风力机的运行有积极的意义[9]。因此，为扩大风能渗透率，有必要研究变速风电机组的频率控制策略，利用变速风电机组来提高电力系统的频率控制能力。

1.5.2 变速恒频风电机组参与一次调频的研究现状

目前对于变速风电机组参与电力系统频率调节主要研究和应用对象为基于双馈感应电机的变速风电机组,其转速允许范围较宽，可以提供充分的旋转动能来参与电力系统频率的调节。国内外学者己经对风电并网对系统频率的影响及变速风电机组参与电力系统的频率调节做了一些研究。

文献[5]、[10]、[11]和[13] 提出一种方法，使用存储在风力发电机的叶片中的“潜惯性”的动能，使变速风力发电机组能够支持主频率控制和模拟应用额外的控制回路的惯性。文献[6]在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上，在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。仿真后得到的结果表明：该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力，而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态，证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。文献[7]和[12]提出一种新的控制策略，它利用变速风力发电机快速功率控制能力主动提供一次调频备用容量。仿真后得到的结果表明，无论是在风速大范围变化还是在中风速和低风速时，该策略均能有效地控制备用容量，实现变速风力发电机对系统频率的控制。文献[9]提出一种能有效抑制风电功率波动性的控制方法，仿真结果表明，采用这种有功协调控制方法，有效的降低了风电场的功率波动，降低了风电的功率波动性对电网的影响，对电网的运行有积极意义。文献[14]-[16]提出的策略为使风力发电机组工作在减载最佳功率提取曲线上以使得每台风力发电机提供的有功功率随之增加或减少，能够使双馈异步风力发电机（DFIWG）有效地参与系统频率调整。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/