双馈风电机组小干扰稳定性分析及参与调频控制策略研究

随着风力发电技术的日益成熟，风电在电力系统中所占的比例不断增加，电网对并网运行的风电机组提出了越来越高的要求。一方面，要求风电机组在接入电网末端或者在恶劣电网环境下，依然能够保持自身稳定运行；另一方面，大规模风电并网，希望风电能像传统发电一样具有参与电网调节的能力。本项目从风电机组自身角度考虑，研究其在电网遭受小干扰情况下的稳定性，同时从电网的角度出发，研究风电机组参与电网频率调节的控制策略。研究内容对提高风电并网后的电网频率稳定性和“电网友好型”风电场的建设具有重要的现实意义。 本文以目前广泛应用的双馈风电机组为研究对象，在掌握了双馈风电机组工作原理和控制策略的基础上，开展了以下研究工作： ①为了研究并网双馈风电机组参数及运行状态变化对其小干扰稳定性的影响程度及规律，基于双馈机组的状态方程，建立双馈风力发电机组的小信号模型。计算机组自身机械参数、电气参数以及运行状态变化后的系统特征值，分析机组的小干扰稳定性。进一步引入参数灵敏度概念，计算不同运行状态下系统特征值对参数的灵敏度，分析参数变化对特征值的影响程度及趋势。 ②为了研究电网频率变化对双馈风电机组小干扰稳定性的影响，提出并建立考虑电网频率变化因素的双馈风电机组小信号模型。计算改进模型和常规模型在不同电网频率下的特征值，分析双馈风电机组在不同电网频率下的小干扰稳定性。通过仿真分析，对所建模型和理论分析进行验证。 ③为了提高双馈风电机组参与电网频率调节的能力，在分析现有控制策略下双馈风电机组调频能力的基础上，结合机组自身调节特性，提出一种附加转速控制环节的频率综合控制策略。针对不同策略的控制原理及电网频率突变后的调频效果进行仿真比较，验证所提出控制策略的有效性。 上述研究成果对提高并网风电系统的小干扰稳定性及参与电网调频能力具有一定参考价值，为进一步提高双馈风电机组的电网适应能力奠定了理论基础。