变速恒频风电机组参与一次调频的控制方法研究

摘要

风能作为绿色能源日益受到世界各国的重视。在风力发电中，变速恒频风力发电技术可以提高风能的获取和转换效率，非常适合风力发电机组的运行，是国际上风力发电技术发展的主要方向。传统的变速风力发电控制系统使风电机组机械功率和电磁功率解耦，风力机转子不能随着频率的变化自动做出快速响应，故传统的变速风电机组对系统频率的支撑作用微乎其微。随着变速风电机组容量在电网中的所占比例的不断提高，其接入电网将给电力系统的频率控制带来不利影响。因此，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。
　　 本文首先介绍了一次调频的基本原理，分析了影响一次调频的相关因素；然后研究分析了变速风电机组参与电力系统一次调频的原理和模型；总结分析了现有研究中推荐的变速风电机组参与电力系统频率控制的惯性控制和比例控制方法；采用基于双馈感应发电机的变速风电机组，利用Matlab/Simulink建立测试系统模型进行仿真，分析比较了前述两种控制方法的优缺点，并研究了已有控制方法未曾探讨的变速风电机组突然退出参与电力系统一次调频的情况；针对变速风电机组突然退出参与电力系统调频会给频率控制带来不利影响，同时考虑如何充分利用变速风电机组的一次调频能力，提出了采用模糊控制方法来综合利用前述两种控制方法的优点，并对模糊控制方法控制的有功功率输出进行了调整，使变速风电机组突然退出参与一次调频对系统频率控制的影响可以忽略；最后通过仿真验证了提出控制方法的可行性和有效性。