双馈型风电场等值模型及储能容量取值研究

全球风能资源蕴藏量巨大,若能充分利用风能将大大改善世界能源结构,缓解全球能源供应紧张和环境问题,为世界可持续发展做出重大贡献。然而,随着风电场规模的不断扩大,其对电网的负面影响愈加显著。大规模风电场并网对系统稳定性、电能质量和调度带来的影响不容忽视,如果这些问题得不到合适的处理,不仅会危及到负荷端用电,甚至可能导致整个电网崩溃,这严重阻碍了风能的利用和风电的发展。 本文以变速恒频双馈异步风力发电系统为研究对象,着眼于大型并网风电场中各风力发电机组因风速差异和变化而导致的输出功率差异和波动,对双馈型并网风电场等值建模及其储能容量值的选取等问题进行了研究。 首先,分析了双馈机和异步机在等效电路和暂态数学模型上的差异,引入异步发电机等值的容量加权法进行双馈风力发电机等值参数聚合,并对其适用性作了分析。然后在Matlab/Simulink仿真平台中建立了风电场实际模型和等值模型。建模过程中考虑到了尾流效应、双馈机出口变压器及风电场内部集电线路的影响。仿真结果理论分析相符,证实了加权法可以在一定范围内适用于双馈型风电场等值。 其次,以风电机组输出功率特性曲线和风电场风速概率分布函数为基础,提出了一种利用储能设备平滑风电场有功输出时,风电场所需储能容量的计算方法,并讨论了其适用范围。与其他输出控制策略的比较说明了其优越性,用实际风电场数据验证了该方法的有效性。在详细分析储能容量合理取值受到的各种影响因素后,结合储能容量成本及风电场输出功率平滑效果辅助判据,得出风电场储能容量合理的取值,以期为风电场设计提供决策参考。