变速恒频风力发电机组参与系统调频的控制策略研究

风能作为绿色能源发展很快并开始在能源供应中发挥重要作用,随着风电并网水平的提高,大量双馈感应风电机组(DFIG-Doubly-Fed Induction Generator)并入电网,传统的同步发电机组逐渐减少,系统的频率控制能力势必受到影响。因此,如何提高风电机组自身的可控性,使其能够像传统的同步发电机一样为电网提供辅助的频率服务成为研究的热点问题。本文的主要工作如下 (1)建立了双馈感应发电机以及风力机的数学模型,深入分析了双馈感应风力发电系统的工作原理,对最大风功率追踪原理进行了研究,在此基础上使用DIgSILENT/PowerFactory软件建立了包含双馈感应风力发电机的电力系统模型,为后续研究工作的开展奠定了基础。 (2)研究了风电穿透率对电力系统频率调节的影响,深入分析了双馈感应风力发电机的频率响应特性。仿真结果验证了电力系统频率调节能力随着风电穿透率的提高而下降,双馈感应风力发电机对电力系统频率波动没有响应。 (3)对“虚拟”惯性控制环支持系统调频的能力进行了仿真研究,指出了该控制环不能改善频率稳态偏差。设计了桨距角频率控制环节,仿真结果证明了该控制环节能够改善系统频率稳态偏差。最后设计了复合频率控制策略,该策略通过“虚拟”惯性控制和桨距角频率控制的共同作用,降低了系统频率的变化率及稳态偏差,最后通过仿真结果验证了该控制策略的有效性。 (4)分析了控制器参数对系统频率调节的影响,仿真结果对“虚拟”惯性控制环及桨距角控制环的参数选择有一定的指导意义。 (5)在多机系统中对复合频率控制策略进行了仿真验证。