基于虛擬同步發電機控制策略的風光并網技術

邵海， 李平， 付薇冰， 楊國華

(國網新疆電力公司經濟技術研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

0 引 言

風光等可再生能源的出力通常會受環境、天氣等綜合因素的影響，具有一定的有限性和隨機性，因此其特性區別于常規能源，會導致交流母線上頻率變化過快，降低了供電質量與可靠性。風電、光伏等發電系統相比于傳統發電機組呈現出低慣性和少阻尼的特點，沒有能力對維持電網動態穩定性作出應有貢獻。

隨著系統電力電子化程度越來越高,電力電子變流器低慣量和欠阻尼的天然缺陷日益暴露,電網的安全穩定運行受到了挑戰。如何通過對關鍵控制策略的革新，保證高比例、大規模風光友好接入已成為學界討論的熱點。本文對一種風電、光伏系統虛擬同步機(Virtual Synchronous Generator，VSG)的結構以及相應的控制策略進行了研究，并在MATLAB/Simulink仿真軟件中進行仿真試驗并進行分析，該方案在減緩微電網交流母線頻率變化速率和幅值的同時，有利于增強光伏系統虛擬同步發電機的靈活性、可靠性和易擴展性，可以大大增強分布式發電系統的即插即用性[1]。

1 基于虛擬同步機的風、光分布式能源并網方案

圖1 直驅式虛擬同步風力發電機并網結構圖

傳統的風、光分布式能源并網方案有直驅式風儲聯合并網的拓撲結構和光伏陣列并網的拓撲結構，但存在一些缺陷：在孤島運行情況下，儲能變流器往往采用V/f控制，提供交流母線上的電壓和頻率支撐。而且，當風光出力不能滿足調度出力或者當微電網發生嚴重故障甚至瀕臨解列時，會導致在原有的控制策略下，常規控制下的儲能逆變器面對功率和潮流的迅速突變無法提供足夠的電壓和頻率支撐，從而增加了對儲能系統可靠性的要求。……