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摘 要：在大自然中，风是具有随机性和间歇性的，在电力系统中风能的应用比例不断的提高，同时随着越来越多的并网会增加电网有功功率的不平衡的概率，对电能的质量造成影响，结合风的自然属性，和电网风力发电计划紧密的联系在一起，通过分解风电波动功率，和储能技术对含储能系统的并网风电场有功功率控制提出了自己的观点设计出风电场调节有功功率一种有效的方法。
关键词：风电场 储能系统 功率 控制
0.背景
风能是一种天然的绿色清洁能源，在自然界里具有广泛的应用，以前建立了大量的火力发电厂对环境造成了巨大的损坏，而如今，在较大范围内使用风力发电以后，同样带来了很多的问题，因为风电具有不确定性和间歇性的特点，随之产生的风电波动功率给电网带来的冲击也会相应的变大，对电网的供电质量，稳定性和控制等方面带来很大的挑战。风速随机波动性使得风功率不能实现准确的预测，风电输出有功功率预测值与实际风电功率值的误差就是风电有功波动功率，这里面允许误差值有很大的波动幅度，对电力系统规划和运行提出的挑战。为了驾驭自然风能，对风力发电可以采取使用最大功率获得风能的运行方式。
1.风电场有功功率控制
风电场接入电网的过程中，根据风速的无规则的波动性，电力系统调度人员就必须在第一时间消除风电产生的波动功率。在目前要减少风电大规模接入系统所造成的影响，国内很多研究机构实验了很多的方法。有的从电网调度方面研究，调节普通发电机组的有功出力，加上调整热备用机组，减少风电不确定性和间歇性造成的不良的后果，通过使用最大功率获得风能形式下，比如通过风电场侧增加辅助功率调节系统提高风电接入电力系统的同步性，来减少谐波等对电网的冲击。有的通过风电预测角度着手，提高风电预测的正确值和精准性，建设一套可靠的风力发电能量管理系统，严格确定执行电网有功发电计划；增加辅助功率调节系统储能技术的提高。使用高性能的电池储能系统降低风功率波动，同时不断的改进电池循环利用率，大幅度降低风电的功率波动问题。
2.风电场有功功率控制技术问题
在风电机组中的有功控制和常规发电机组有功控制的不同在于发电机组输出的有功功率受到一次能源的提供的限制，在风电机组的有功控制，从源头上限制了风电场的风能比常规发电机组的能源来源稳定，也会产生原动机输出功率平衡，在调节的次数会减少，对有功功率的调节能力会提高。可是由于先天设计上的问题，常规发电机组在输出功率在大范围内不能使用连续调节的方式，同时风电场内的风能的分布存在空间和时间上的随机性，如果不断的调节风力机和发电机的运行状态，改变频繁调节次数加多，可是对风电场有功功率的调节速度比常规机组会增加，也就不能实现输出功率在宽泛的幅度内的调节。
3.双馈异步发电机特性
对于风电所用的发电机多采用双馈异步发电机输出功率的控制方法以连续控制为主根据受控对象的差异，双馈异步发电机的控制方法分为间接控制和直接控制，间接控制和直接控制都是基于有功功率和无功功率解耦的控制方法间接控制的控制对象为转子侧励磁电流而直接控制的控制对象为定子侧电磁转矩，通过滞环比较定子侧磁链和定子侧输出功率与参考磁链和参考输出功率的偏差，选择转子侧逆器输出的电压矢量，实现定子侧磁链和电磁功率的控制永磁同步电机输出的电磁功率经过整流，平波后变成直流功率，直流功率经过逆变后注入流电网逆变器控制采用传统的空间矢量控制方法，通过控制逆变侧输出电压的幅值和相位控制输出的电磁功率。
4.风电场的有功控制策略
风电场的有功控制策略是通过协调控制风电场内的各台风电机组实现的，可以将风电场等值为单台风电机组，此时风电场的有功控制模式与风电机组的有功控制方法相同，将风电场等值为单台风机可简化风电场有功控制的分析过程，但忽略了风电场内各台风电机组之间的差异。
4.1 全局转速控制策略设计
当风电机组工作在不同的运行区域时，对其控制的策略不同，其一是转速控制，转速控制的目标是将风电机组的发电机转速控制在额定工作转速，以保证机组的输出功率不高于额定输出功率，在风电场有功功率控制中，转速控制的目标是将风电机组的发电机转速控制在有功功率控制系统下发的参考工作转速，以保证机组的输出功率不高于有功功率控制下的参考输出功率。
4.2储能装置的研究
分布式发电系统的联合功率补偿的研究：未来的电网将容许各种不同类型的分布式电源和储能系统以即插即用的方式接入系统，特别是当高穿透率的分布式电源接入电网时，电能质量、系统稳定等一系列要求对智能电网提出了严峻的挑战。有功功率补偿和无功功率补偿相结合，进一步研究联合功率补偿问题，来适应大量随机性电源的接入，以提高电力系统稳定性和电能质量。混合储能系统除了能够灵活补偿有功功率，同样具备优秀的无功调控能力，可用于动态无功补偿以改善并网电压质量。
5.结语
风电场的可控运行，将风电场并入电网的调度体系，是大型风电场安全并网运行的大趋势，因此风电场的发电管理将成为风电场并网控制领域的重要研究方向，随着风电场有功控制技术的提高，将改善风电场并网容量，电网阻尼特性使风电场主动参与电网调节的能力逐渐增强提高风电场的可调度性，促使风电场运行方式的常规电厂化，将显著改善含有大型风电场电网的电力系统的运行方式发电计划及安全稳定性，实现并网风电场有功功率控制性能的提高。
参考文献：
[1]张丽英，叶廷路，辛耀中，等.大规模风电接入电网的相关问题及措施[J].中国电机工程学报，2010
[2]石一辉，张毅威，闵勇，等.并网运行风电场有功功率控制研究综述[J].中国电力，2010
[3]雷亚洲.与风电并网相关的研究课题[J].电力系统自动化，2003
关键词：风电场 储能系统 功率 控制
0.背景
风能是一种天然的绿色清洁能源，在自然界里具有广泛的应用，以前建立了大量的火力发电厂对环境造成了巨大的损坏，而如今，在较大范围内使用风力发电以后，同样带来了很多的问题，因为风电具有不确定性和间歇性的特点，随之产生的风电波动功率给电网带来的冲击也会相应的变大，对电网的供电质量，稳定性和控制等方面带来很大的挑战。风速随机波动性使得风功率不能实现准确的预测，风电输出有功功率预测值与实际风电功率值的误差就是风电有功波动功率，这里面允许误差值有很大的波动幅度，对电力系统规划和运行提出的挑战。为了驾驭自然风能，对风力发电可以采取使用最大功率获得风能的运行方式。
1.风电场有功功率控制
风电场接入电网的过程中，根据风速的无规则的波动性，电力系统调度人员就必须在第一时间消除风电产生的波动功率。在目前要减少风电大规模接入系统所造成的影响，国内很多研究机构实验了很多的方法。有的从电网调度方面研究，调节普通发电机组的有功出力，加上调整热备用机组，减少风电不确定性和间歇性造成的不良的后果，通过使用最大功率获得风能形式下，比如通过风电场侧增加辅助功率调节系统提高风电接入电力系统的同步性，来减少谐波等对电网的冲击。有的通过风电预测角度着手，提高风电预测的正确值和精准性，建设一套可靠的风力发电能量管理系统，严格确定执行电网有功发电计划；增加辅助功率调节系统储能技术的提高。使用高性能的电池储能系统降低风功率波动，同时不断的改进电池循环利用率，大幅度降低风电的功率波动问题。
2.风电场有功功率控制技术问题
在风电机组中的有功控制和常规发电机组有功控制的不同在于发电机组输出的有功功率受到一次能源的提供的限制，在风电机组的有功控制，从源头上限制了风电场的风能比常规发电机组的能源来源稳定，也会产生原动机输出功率平衡，在调节的次数会减少，对有功功率的调节能力会提高。可是由于先天设计上的问题，常规发电机组在输出功率在大范围内不能使用连续调节的方式，同时风电场内的风能的分布存在空间和时间上的随机性，如果不断的调节风力机和发电机的运行状态，改变频繁调节次数加多，可是对风电场有功功率的调节速度比常规机组会增加，也就不能实现输出功率在宽泛的幅度内的调节。
3.双馈异步发电机特性
对于风电所用的发电机多采用双馈异步发电机输出功率的控制方法以连续控制为主根据受控对象的差异，双馈异步发电机的控制方法分为间接控制和直接控制，间接控制和直接控制都是基于有功功率和无功功率解耦的控制方法间接控制的控制对象为转子侧励磁电流而直接控制的控制对象为定子侧电磁转矩，通过滞环比较定子侧磁链和定子侧输出功率与参考磁链和参考输出功率的偏差，选择转子侧逆器输出的电压矢量，实现定子侧磁链和电磁功率的控制永磁同步电机输出的电磁功率经过整流，平波后变成直流功率，直流功率经过逆变后注入流电网逆变器控制采用传统的空间矢量控制方法，通过控制逆变侧输出电压的幅值和相位控制输出的电磁功率。
4.风电场的有功控制策略
风电场的有功控制策略是通过协调控制风电场内的各台风电机组实现的，可以将风电场等值为单台风电机组，此时风电场的有功控制模式与风电机组的有功控制方法相同，将风电场等值为单台风机可简化风电场有功控制的分析过程，但忽略了风电场内各台风电机组之间的差异。
4.1 全局转速控制策略设计
当风电机组工作在不同的运行区域时，对其控制的策略不同，其一是转速控制，转速控制的目标是将风电机组的发电机转速控制在额定工作转速，以保证机组的输出功率不高于额定输出功率，在风电场有功功率控制中，转速控制的目标是将风电机组的发电机转速控制在有功功率控制系统下发的参考工作转速，以保证机组的输出功率不高于有功功率控制下的参考输出功率。
4.2储能装置的研究
分布式发电系统的联合功率补偿的研究：未来的电网将容许各种不同类型的分布式电源和储能系统以即插即用的方式接入系统，特别是当高穿透率的分布式电源接入电网时，电能质量、系统稳定等一系列要求对智能电网提出了严峻的挑战。有功功率补偿和无功功率补偿相结合，进一步研究联合功率补偿问题，来适应大量随机性电源的接入，以提高电力系统稳定性和电能质量。混合储能系统除了能够灵活补偿有功功率，同样具备优秀的无功调控能力，可用于动态无功补偿以改善并网电压质量。
5.结语
风电场的可控运行，将风电场并入电网的调度体系，是大型风电场安全并网运行的大趋势，因此风电场的发电管理将成为风电场并网控制领域的重要研究方向，随着风电场有功控制技术的提高，将改善风电场并网容量，电网阻尼特性使风电场主动参与电网调节的能力逐渐增强提高风电场的可调度性，促使风电场运行方式的常规电厂化，将显著改善含有大型风电场电网的电力系统的运行方式发电计划及安全稳定性，实现并网风电场有功功率控制性能的提高。
参考文献：
[1]张丽英，叶廷路，辛耀中，等.大规模风电接入电网的相关问题及措施[J].中国电机工程学报，2010
[2]石一辉，张毅威，闵勇，等.并网运行风电场有功功率控制研究综述[J].中国电力，2010
[3]雷亚洲.与风电并网相关的研究课题[J].电力系统自动化，2003