計及典型控制的風電場調頻能力量化評估及影響因素分析

阮益閩，宗啟航，姚 偉，周泓宇，張鑫灝，文勁宇

（強電磁工程與新技術國家重點實驗室（華中科技大學），湖北省武漢市 430074）

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在“雙碳”戰略目標的指引下，以風電為代表的新能源在中國電力系統中的占比迅速提升［1-3］。為了進一步保障系統的頻率安全，風電場等新能源場站需要具備一定的調頻能力［4-6］。而在進行頻率支撐時，有必要對風電場的調頻能力進行量化評估，從而合理地分配務發電單位的調節功率，以避免因調頻能力不足而造成頻率持續跌落，或是能力過剩而造成資源的浪費［7-8］。然而，與同步機不同，風電系統的調頻能力受風力資源和自身運行狀態等條件的影響，難以準確量化估計［9-10］。

為使風電場具備一定的調頻能力，現有調頻方案主要分為兩種類型：基于轉子動能控制［11-13］和基于備用功率控制［14-16］。前者利用轉子動能的快速釋放在頻率響應的初期進行頻率支撐，響應速度快但支撐時間較短；后者考慮減載運行，在頻率響應時釋放備用功率進行頻率支撐，支撐時間長但經濟性較差。文獻［17］將附加下垂控制和超速減載控制相結合，同時體現了兩類調頻方法的優勢，本文將以該方案為例進行評估分析。

對于調頻能力量化評估的研究，文獻［18］基于自定義的轉子轉速限制因子和變流器容量限制因子，計算了風機調頻能力系數，并基于該指標合理分配調節功率，實現了風電場務風機單元的虛擬慣量協同控制。文獻［19］建立了風機的穩態小干擾模型，并基于該模型計算了風電場穩態時等效下垂系數表達式。……