风电场智能控制与电网协同调度技术研究

风电场智能控制与电网协同调度技术研究

在风力发电引起的各种问题中，风力发电引起的频率波动越来越引起人们的重视。众所周知，风电具有很强的随机性和波动性，当风力发电占电网的比例较高，这将对控制系统的频率带来很大困难，因此有必要研究风力发电在电力系统频率控制技术中的应用。

标签：风力发电；频率；频率波动；控制系统

1 建立风电机组参与频率调节的数学模型

风电的电力系统模型的建立，以及分析验证风速的波动，解耦的风扇和不同的风电穿透功率控制三种条件下，风力发电对电力系统的频率稳定性的影响。对风电机组的数学模型的建立和双馈电机的工作原理和单位流量的能力，提出了一种矢量控制策略对转子侧变换器和电网侧转换器，和最大功率分析双馈发电机跟踪过程中，对于战略单元频率的研究的理论基础提供。

2 分析双馈及直驱机组输出功率的控制能力

对附加输出功率随转速变化的研究，通过对风机系统频率波动的不同响应速度，提出了变速风力机虚拟转动惯量的概念。通过分析和验证，双馈单元和直接驱动单元具有良好的参与调频的条件，为单元频率控制策略的设计提供了支持。

研究基于功率追踪曲线切换的惯性控制策略和基于载荷度变化的一次频率控制策略：为了使电机具有更好的频率响应特性，根据风力机的功率控制方式的分析，功率开关曲线惯性控制策略和基于负载变化频率控制策略的研究跟踪，并给出了一个具体的、详细的过程。

基于功率曲线跟踪开关惯性控制策略，当系统频率由于电力负荷的功率不平衡开始波的频率变化率和频率偏差立即升高和额定值也大幅增加，此时通过df / dt的频率和F两计算一形成一个稳定的状态跟踪曲线的信息量，该曲线是由功率跟踪可以对惯性系统的频率响应产生。

在基于负荷变化的一次调频策略中，通过负荷控制实现双馈发电机的一次调频响应。在调制过程中，功率跟踪曲线按预定模式移动，即当系統频率增加时系统频率降低时，增大曲线系数以增加输出功率。减小风力发电机出力、输出功率控制的系数曲线可以改变。风力发电机组的负荷变化控制策略实质上是在跟踪过程中达到另一个状态的频率响应，因此变频调速风力发电机组在功率跟踪曲线的移动方式更为合适。

3 制定风电场二次调频功率智能分配策略

在同一风力发电场，不同的机组可能有不同的运行条件。在风电场实时监测

预报信息的基础上，考虑风电机组运行状态的差异，提出了两种风电机组调频接收指令。其目的是使风电场既能有效地完成调频任务，又能减少经济损失。

分析风电场控制优化策略和风电场的两种调频指令，根据不同机组的不同运行工况，采取不同的分配方式，将两个调频任务集中在每一个单元下，并能有效地完成调频任务要求。策略优化方法是利用机组实时监测数据和短期风电功率预测数据，尽可能准确地判断机组功率，从而能有效、准确地对调频机组进行经济优化，减少弃风。对于两个调频任务，风电场中各单元之间的差异是基于短期风预报下机组运行的延时。

风电参与系统调频的总体结构和策略研究：如何设计风电系统的整体结构在FM研究；基于电网频率的要求，通过分段合理措施保留风力发电的风力涡轮机对经济速度的能力，和风速阈值（通过设置风速、价值更高的风速风机频率，不小于FM）进行了深入的分析和风削减百分之损失，其目的是提出风力和风速活动边缘阈值设置方法。

4 风电场有功智能分配控制策略

风的速度段和轨道在高速段的次优功率曲线的研究中，如何使用速度控制和俯仰角控制，实现风力发电机组的一个或两个调频，通过仿真和验证的一个或两个调频策略设计，与现有方法的调频效果控制。一种基于DIgSILENT /电力系统的仿真模型，工厂和Matlab/Simulink建立验证风机的频率调节的影响。

设计集群风电场之间的有功智能分配策略，以风电场的容量自由度比例为依据来进行分配。当风电场获得电网分配的有功计划后，再将其依据一定的原则分配给各风力发电机组。在机组分类的基础上研究风电场升功率和降功率有功分配算法，对风电场内的各风力发电机给出有功智能分配策略和算法。

5 结论

基于现有研究基础，吸收国外相关领域新思想、新技术，采用理论分析、计算机仿真与实际案例对比验证相结合的研究方法。通过风电场CFD建模、功率曲线修正技术研究揭示两者与风电功率预测准确度的内在联系。基于风电功率预测信息，提出适合风电场参与电网频率控制的功率整定与分配方法，运用实际风电场并网电气拓扑和标准IEEE配电网模型进行仿真研究。对仿真及实验结果对理论模型和优化方法进行修正完善，直至理论与实际结果相统一。

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