双馈风电机组参与微网调频的控制策略研究

在我国能源结构调整的大背景下,风电发展迅速。微网的出现解决了分散小规模风电的并网难题,使风电利用率得到极大提升。随着微网中风电渗透率的增大,微网频率波动进一步加剧,这种问题在微网孤岛运行模式下更加严重,单靠增加储能元件来提升系统稳定性的做法会导致微网运行成本大大增加。本文对双馈风电机组参与微网调频进行研究,力图提升微网中双馈风电机组的调频能力,增强微网频率稳定性,同时控制微网运行成本。首先,本文在分析双馈风电机组基本运行控制原理的基础上,对双馈风电机组调频控制策略进行了研究,重点分析各种调频控制策略的原理及风电机组所能具备的调频能力,并进行了对比与总结。其次,研究双馈风电机组参与微网调频过程中出现的微网频率二次跌落问题。根据风电机组输出有功功率的幅值变化情况,将双馈风电机组调频过程分为风电机组调频阶段和风电机组恢复阶段,分析双馈风电机组综合惯性控制调频动态运行过程。以此为基础,提出微网频率二次跌落控制策略。通过控制风电机组恢复阶段的功率跌落尖峰后移,有效抑制了系统频率二次跌落,兼顾了微网频率稳定性和双馈风电机组转子转速恢复速度,提升了双馈风电机组的调频能力。然后,对双馈风电机组全风速范围内的运行控制进行了分析。对比微网与大电网的频率特性差异,结合不同调频控制策略特点和适用条件,提出了双馈风电机组全风速范围内的分段调频控制策略:中风速区采用转子超速控制调频,额定风速区采用综合惯性控制调频,高风速区采用短时过载变桨距控制调频。详细划分了各个风速区间并分析了不同区间调频控制策略的选择依据。最后,研究了风速波动对双馈风电机组调频切换控制的影响。采用模糊逻辑控制,选取风速、转子转速、功率、桨距角作为参考变量,生成双馈风电机组调频动作允许信号。在各区间分段点处,解决了由于风速频繁波动所引起的双馈风电机组调频控制策略选择切换不合理问题,完成了双馈风电机组参与微网调频的控制策略设计。本文的研究能够使微网中双馈风电机组全风速范围内的调频能力获得增强,在确保双馈风电机组安全运行的基础上,充分发挥不同调频控制策略的优势,提升了微网频率稳定性。