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近年来,风力发电技术发展十分迅速,风电在电力系统中所占的比例不断升高。双馈风机凭借其灵活的控制性能成为风电场的主流机型,然而其转子转速与系统频率解耦,无法主动响应系统频率变化。在高比例风电地区,系统频率安全受到了很大的影响。为使双馈风机具备类似同步机组的惯性响应和一次调频能力,本文对双馈风机的减载方案和调频策略展开研究,提升风机的频率控制能力,以构建电网友好型风电系统,对确保电网的安全稳定运行具有重要意义。
本文首先阐述双馈风机的运行原理和基本调频策略,在此基础上构建了计及风电参与调频的电力系统频率响应模型,分析电网出现功率不平衡问题后的频率变化过程,对风电系统内部的频率动态特性进行研究,为风电的频率控制策略设计提供依据。接着对风电场的减载运行控制进行研究,考虑风电场中风速分布的差异性,提出了风场减载备用分配策略。在机组层,通过优化控制算法协调超速与变桨控制,在满足减载任务的同时最大化旋转动能储备;在风电场层,考虑不同风速下风机调频能力的差异,协调备用容量分配,减少中低风速下风机的桨距角动作,充分发挥风电场的频率控制能力。
接着,在分析备用容量优化利用的基础上,提出了基于最优运行点的风机调频能力提升策略。考虑双馈风机参与调频时的备用容量释放过程,建立风机调频能量优化的数学模型,通过离线计算获得风机在不同风速下的最优运行点。分析风机运行控制功率曲线,确定合适的调频功率增量,提升风机在惯量响应和一次调频阶段的控制能力。
最后,在DIgSILENT中搭建仿真模型对所提策略进行验证,仿真证明本文策略能够充分利用减载容量提升风机的调频能力,并确保机组自身运行的稳定性,有效改善系统频率的动态响应。通过对减载双馈风机频率控制策略的研究,探索风机参与电网调频的合理机制,为未来高比例风电情况下的频率稳定控制提供参考。
本文首先阐述双馈风机的运行原理和基本调频策略,在此基础上构建了计及风电参与调频的电力系统频率响应模型,分析电网出现功率不平衡问题后的频率变化过程,对风电系统内部的频率动态特性进行研究,为风电的频率控制策略设计提供依据。接着对风电场的减载运行控制进行研究,考虑风电场中风速分布的差异性,提出了风场减载备用分配策略。在机组层,通过优化控制算法协调超速与变桨控制,在满足减载任务的同时最大化旋转动能储备;在风电场层,考虑不同风速下风机调频能力的差异,协调备用容量分配,减少中低风速下风机的桨距角动作,充分发挥风电场的频率控制能力。
接着,在分析备用容量优化利用的基础上,提出了基于最优运行点的风机调频能力提升策略。考虑双馈风机参与调频时的备用容量释放过程,建立风机调频能量优化的数学模型,通过离线计算获得风机在不同风速下的最优运行点。分析风机运行控制功率曲线,确定合适的调频功率增量,提升风机在惯量响应和一次调频阶段的控制能力。
最后,在DIgSILENT中搭建仿真模型对所提策略进行验证,仿真证明本文策略能够充分利用减载容量提升风机的调频能力,并确保机组自身运行的稳定性,有效改善系统频率的动态响应。通过对减载双馈风机频率控制策略的研究,探索风机参与电网调频的合理机制,为未来高比例风电情况下的频率稳定控制提供参考。