考慮風速分區(qū)的風—儲系統(tǒng)短期頻率響應(yīng)協(xié)同控制策略

彭 勃, 張 峰， 梁 軍

(電網(wǎng)智能化調(diào)度與控制教育部重點實驗室(山東大學), 山東省濟南市 250061)

0 引言

隨著風電并網(wǎng)容量的逐年增加,風電所具有的間歇性與隨機性等特點給電力系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)[1-2]。其中雙饋感應(yīng)風電機組(doubly-fed induction generator (DFIG) based wind turbine)是目前風電場應(yīng)用最為廣泛的變速恒頻風電機組。該類風電機組通過電力電子變流器變速恒頻運行輸出有功功率,但風電機組轉(zhuǎn)子并不與電網(wǎng)直接相連[3-5],因此,風力機缺乏轉(zhuǎn)子慣量,機組轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率解耦[6-7],不具備同步發(fā)電機組的頻率響應(yīng)能力。在風電機組高比例接入的區(qū)域電網(wǎng)中,大量風電機組對傳統(tǒng)機組的替代會使該區(qū)域電網(wǎng)的總慣量降低[8-9]。因此,使風電機組具備包含慣性響應(yīng)與一次調(diào)頻的短期頻率響應(yīng)能力,對高風電滲透率地區(qū)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性以及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行都具有重要意義。

針對這一問題,國內(nèi)外已有一系列相關(guān)研究成果。其中,附加慣性控制環(huán)節(jié)[4-5,7-10]的方法經(jīng)常被應(yīng)用于此類研究。該方法以系統(tǒng)頻率作為輸入信號,經(jīng)微分控制環(huán)節(jié),將附加控制信號疊加在風力機的最大功率點跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)環(huán)節(jié)之上,實現(xiàn)變速風電機組的虛擬慣性頻率響應(yīng),然而風力機所能提供的虛擬慣性響應(yīng)能力與其響應(yīng)前運行狀態(tài)直接相關(guān),風速的隨機性與波動性難以保證風電機組具有持久可靠的慣性響應(yīng)能力,而且易造成系統(tǒng)頻率的二次波動,不利于系統(tǒng)頻率穩(wěn)定;轉(zhuǎn)速控制[10-12]、槳距角控制[13-14]與綜合控制[15-16]等方法通過降低風力機的風能捕獲效率,使風力機工作在減載運行狀態(tài),以留出為應(yīng)對系統(tǒng)頻率波動而提供短期功率支持的備用容量,然而長期的減載運行會使風電機組經(jīng)濟效益受到較大影響?！?br>