风电场一次调频控制方法及试验研究

风电场参与一次调频对于风电并网后电网的安全运行有着重要的意义。目前风电机组一次调频的研究主要是在风电机组中附加下垂控制及虚拟惯性控制,但是,由于风电场机组数量众多,如果采用单台风电机组一次调频的方案,不仅工作量较大,而且协调控制与稳定运行十分困难。因此,本文在风电场引入下垂控制策略,并通过风电场能量管理平台将调频功率分发给各台风电机组,实现风电场的一次调频功能。论文首先介绍了三种风电机组参与电网一次调频的方法,包括惯量控制,超速控制和桨距角控制,并进行了风电机组一次调频系统仿真。其次,介绍了风电场有功功率控制系统,包括风电场有功功率参考值整定和有功功率分配策略,并对风电场有功控制系统进行了仿真。然后,在风电场有功控制系统的基础上,将风电场下垂控制与风电机组惯性控制相结合,并进行了风电场一次调频仿真。最后,在参试风电场进行了一次调频试验,对该风电场的有功控制系统进行升级改选,引入电网频率信号,增加了风电场一次调频装置,并在风电场机组中加入惯性控制,通过给风电场下发阶跃频率信号和录波电网频率信号测试风电场的一次调频能力。以上结果表明:在风电场加入下垂控制后,风电场可以将调频功率下发给各台机组,实现一次调频功能,其一次调频响应有功功率的速度优于水电机组指标规定的要求。并且风电机组在加入惯性控制后,机组对给定功率指令的响应速度得到了有效的提高。这对于现有大规模风电场一次调频功能的实现与完善具有很好的实际应用参考价值。