多風電場支撐電網頻率穩定的動態差異化時序協同控制策略

姜 濤，邱宇琛，劉先超，李國慶

（現代電力系統仿真控制與綠色電能新技術教育部重點實驗室（東北電力大學），吉林省吉林市 132012）

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在全球能源低碳轉型背景下，加快構建新能源占比逐漸提升的新型電力系統是實現中國能源低碳、清潔轉型的關鍵［1］。隨著風電、光伏等新能源發電在電力系統中滲透率不斷提升，系統慣量下降趨勢明顯，由傳統同步機主導的電網調頻模式壓力日益增大，系統頻率穩定面臨嚴峻挑戰［2］。

近年來，借助風電場參與電力系統頻率調節的技術手段愈加引起電網運行人員和相關專家關注。為應對系統擾動引發的頻率波動［3］，不少國家規定風電場應具備主動調頻能力［4-5］。根據能量儲備形式，風電場短期頻率支撐控制策略可分為功率備用控制和轉子動能控制兩類。功率備用控制［6-9］通過變槳、超速或其組合控制使風機運行在次優跟蹤模式以留取調頻備用功率；而轉子動能控制則借助風機控制靈活、可塑性強的優勢，使其短時偏離最優運行點釋放動能以實現調頻，相較前者，該控制方式能保證較好的經濟效益。

當前，風電機組參與系統頻率調節的轉子動能控制策略主要為構建與頻率［10］、轉速［11］、時間［12-13］相關的有功參考值功率函數，以在頻率響應期間增發有功平衡負荷擾動。其中，基于模擬同步機的頻率-功率函數控制設計最具代表意義，已得到廣泛研究與應用，是眾多調頻方法的基礎。但現有轉子動能控制在調頻結束后風機進入轉速恢復過程易出現系統頻率二次跌落（secondary frequency dip，SFD）［14］，嚴重時甚至超過負荷擾動引起的最低點［15］。……