雙饋風機等效慣性時間常數計算及轉差率反饋慣量控制策略

劉皓明, 任秋業, 張占奎, 李 琰, 許波峰

(1. 河海大學能源與電氣學院, 江蘇省南京市 211100; 2. 新能源與儲能運行控制國家重點實驗室(中國電力科學研究院有限公司), 北京市 100192)

0 引言

目前,歐洲許多國家的電網要求風力發電場應能提供有功調節和頻率控制等輔助服務能力,至少具備類似于同步發電機組的頻率響應及調頻控制能力[1]。實際上,為了實現風能的最大化利用,雙饋感應發電機(doubly-fed induction generator,DFIG)有功功率控制主要服務于最大功率點跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)策略,慣量近似為0。考慮到DFIG功率控制速度比常規機組更快,轉子動能釋放對調頻有一定的貢獻[2],設計有效的慣量控制方案以激活機組慣性響應能力,對于減輕常規機組調頻壓力、提高電網穩定性有重要意義。

隨著風電機組慣量控制技術研究的逐步深入,含慣量控制的風電機組并入電網后的動態頻率特性研究得到越來越多的關注。相關文獻研究表明,電網有功功率缺額條件下頻率初始跌落速度、頻率跌落最低點及發生時間等重要指標均與慣性時間常數H密切相關[3-4]。未采用慣量控制的DFIG,慣性時間常數為0,對系統慣性沒有貢獻;采用慣量控制策略之后的DFIG具備了響應電網頻率變化的能力,等效慣性時間常數即為其慣量響應能力的定量表征,與電網中常規同步發電機組的慣性時間常數相對應,共同影響電網頻率動態特性[5]。因此,無論是考量機組慣量控制的作用效果,還是開展含DFIG的電網動態頻率特性研究,都有必要對DFIG的慣性時間常數進行定義與剖析。……