虛擬同步發電機技術在風力發電系統中的應用與展望

柴建云, 趙楊陽, 孫旭東, 耿 華

(1. 電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室, 清華大學, 北京市 100084;2. 清華大學自動化系, 北京市100084)

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為了解決日益嚴峻的能源和環境問題,以清潔能源為基礎的新一輪能源變革正蓬勃興起,新能源的擴展速度比人們預期得更快[1]。美國能源部在2015風能展望中預計其風力發電增長率將在2030年及2050年分別達到20%和35%[2];中國國家能源局發布數據也顯示,2016年全國風力發電量211.30 TW·h,同比增長25.73%,全年新增風電裝機容量19.30 GW,占全部風電裝機容量的9%,但全年棄風量也達到了49.7 TW·h[3]。大型風電場具有并聯機組數量龐大、分布式風機單臺裝機容量小等特征,而市場上主流風電機組均需通過電力電子裝置接入電網,其并網特性與傳統發電機組的行為特性差異較大。且中國風能分布多集中于西部地區,本地負荷消納困難,電網中的風能滲透率也較高,進而造成系統等效轉動慣量缺失,電力系統頻率穩定性下降等問題凸顯。

GB/T 19963—2011《風電場接入電力系統技術規定》,以及能源行業標準NBT 31003—2011《大型風電場并網設計技術規范》都進一步修正了相關技術要求,明確通過建設“電網友好型”風電場,解決未來風電并網和消納等問題[4]。同時2015年國家能源局發布的《關于促進智能電網發展的指導意見》中也指出“將推廣具有即插即用、友好并網特點的并網設備,滿足新能源、分布式能源廣泛接入要求”[5]。這意味著電網正逐漸將“維護電網安全穩定”的能力作為未來新能源并網設備的必要條件。……