海上漂浮式風電場高比例并網一次調頻控制策略研究

宋子秋， 余照國， 胡 陽， 劉吉臻

(華北電力大學 控制與計算機工程學院，北京 102206)

隨著海上風電在全球能源轉型背景下的迅猛發展，我國海上風電裝機并網數量不斷增加，2021年新增裝機容量達16.9 GW，約占全球新增裝機總量的50%[1]。我國海上風能資源稟賦豐裕，但目前已開發利用的近海風能遠小于深遠海域蘊含的風能[2-3]。圍繞“碳達峰”、“碳中和”戰略目標[4]，構建以新能源為主體的新型電力系統，遠海漂浮式風電高比例并網成為未來電力系統發展的必然結果。

由于風能資源的波動性、間歇性和隨機性，大規模風電并網會破壞電力系統有功功率與負荷之間的平衡[5]，引發電網頻率的波動，威脅供電系統的安全經濟運行。海上漂浮式風電與陸上風電存在明顯的差異，復雜的海上風浪環境使得漂浮式風電機組在現有控制策略下很難保持參數穩定和輸出功率平滑[6-7]，缺乏慣量支撐和一次調頻能力，其大規模并網后給電網造成更為嚴重的沖擊[8]。海上漂浮式風電受風、浪載荷的影響，漂浮平臺和風機塔體會發生位移和俯仰運動[9-11]，導致風電場輸出功率在期望值附近波動，并網后將引起電力系統頻率的變化。隨著電力系統區域互聯程度的增加和漂浮式風電滲透率的提高，電網頻率波動的問題將會愈發嚴重，因此需要為其配備頻率響應系統，參與一次調頻。

目前，風電機組參與電力系統一次調頻的研究主要涉及陸上風電和近海固定樁風電，主要方法包括轉子動能控制、減載運行控制及儲能參與調頻控制。……