双馈感应发电机型并网风电场控制策略研究

摘要

大规模风电接入给电网安全稳定运行带来了巨大的压力和挑战，如何降低风电接入对电网的不利影响早已成为当前国内外风力发电领域需要研究的重要课题。各国风电并网导则都对并网风电场提出了更为严格的要求，使其具备常规电厂的辅助服务能力，主要体现在有功频率控制、无功电压控制、故障穿越能力等方面，为使风电场满足并网导则，有必要建设风电场综合监控系统。本文主要对风电场有功和无功控制策略进行了研究，可为风电场综合监控系统的设计提供参考，具有重要的理论意义和实际价值。
　　首先建立了双馈感应风电机组的模型，并在单机无穷大系统中对其输出特性进行了仿真分析。基于GE风力机控制策略，建立了双馈感应风电机组风力机模型；建立了双馈感应风电机组转子侧和网侧变流器控制模型；利用单机无穷大系统对双馈感应风电机组的输出特性进行仿真分析，仿真验证了模型的准确性以及控制策略的有效性。
　　其次对双馈感应发电机型并网风电场有功控制策略进行了研究，提出了考虑风电预测信息的双馈感应发电机型并网风电场有功功率分层调度框架和有功功率分配方法，鉴于风电预测对风电场有功控制的重要影响，提出了基于交叉熵的风电功率组合预测方法。将风电功率组合预测看作信息融合问题，利用交叉熵理论判断各预测方法的相互交叉程度，按支撑度大小变化动态设置权重。针对某实际风电场的算例表明，所提方法能够有效识别预测方法支撑度，提高了风电功率预测精度。
　　最后对双馈感应发电机型并网风电场无功控制策略进行了研究，分析了风电场内各种无功源(包括双馈感应风电机组、静止无功补偿器和静止无功发生器)的原理和基本特性，提出了风电场内无功功率控制和分配的方案，并针对电网运行状况和风电场内无功源的特性，综合考虑双馈感应风力发电机组与无功补偿装置的协调配合，给出了风电场无功功率的具体控制和分配流程。将双馈感应发电机型并网风电场接入三机九节点系统进行了算例仿真，验证了所提风电场无功功率控制策略的准确性。此外，对于风电连锁脱网这一新问题，对防御风电系统连锁故障的无功协调控制进行了初步探索，提出了防御风电系统连锁故障的无功协调控制策略研究框架。