基于变减载系数控制的双馈风电机组一次调频策略研究

摘要

大规模风电并网，对系统频率稳定性造成了严重的威胁。为了减小常规机组的调频负担，可在风电机组的控制系统中加入频率控制环节，并对机组进行减载预留备用功率让其参与电网一次调频。目前多数文献只将变减载系数控制用于定风速下的功率备用控制，并没有研究变风速时机组控制模式的切换过程，基于此，本文以双馈风电机组为对象，在其功率备用和参与系统一次调频方面展开了研究。 首先，介绍了双馈风电机组的系统结构及风力机的气动特性，以其气动特性为基础分析了机组的最优功率跟踪特性曲线，并对比了现有的三种减载方式，为后面机组进行功率备用奠定了基础；其次，仿效常规机组的功-频特性曲线得出了双馈风电机组的功-频特性曲线，同时比较了风电机组参与系统调频时两种控制策略的优缺点；然后，深入分析了变减载系数控制的备用原理，且引入临界减载系数作为变风速时控制模式的切换标准；最后，提出了联合控制调频策略，并在不同功率备用控制区进行了调频仿真。 仿真结果表明，采用变减载系数控制策略进行功率备用时，减载系数与风速关系为分段函数且随着风速的增大减载系数减小。采用基于变减载系数控制策略进行一次调频时，机组能够根据系统频率偏差自动选择调频方式，当采用本文所提联合控制策略调频时能够在频率变化6s内快速调整机组输出功率，在频率变化40s后可以提供稳定的功率支持，其稳态输出功率达到了下垂控制所要求的功率变化量，提高了风电并网的友好性。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2功率备用研究现状

1.3风电机组参与频率控制研究现状

1.3.1惯性控制

1.3.2功率备用控制

1.4主要研究内容

2 双馈风电机组的运行原理及减载原理

2.1双馈风电机组运行原理

2.1.1双馈风电机组系统结构

2.1.2风力机气动特性

2.1.3双馈风电机组的功率跟踪特性

2.2双馈风电机组的减载原理

2.2.1额定功率减载运行原理

2.2.2定减载系数控制运行原理

2.2.3变减载系数控制运行原理

2.3小结

3 双馈风电机组的一次调频原理

3.1电力系统一次调频原理

3.2双馈风电机组的一次调频原理

3.2.1惯性控制

3.2.2功率备用控制方法

3.3小结

4 双馈风电机组的变减载系数控制策略

4.1变减载系数控制策略原理

4.1.1最大功率跟踪区减载控制策略

4.1.2恒转速区减载控制策略

4.1.3恒功率区减载控制策略

4.2变减载系数控制策略原理框图

4.3仿真结果及分析

4.3.1风速与减载系数关系

4.3.2变风速时仿真结果与分析

4.4小结

5 基于变减载系数控制的风电机组一次调频控制

5.1调频过程中有功功率增量的确定

5.2风电机组的一次调频原理

5.2.1超速区调频原理

5.2.2超速-变桨区调频原理

5.2.3变桨区调频原理

5.3一次调频控制原理框图

5.4仿真结果与分析

5.4.1超速区调频仿真结果与分析

5.4.2超速-变桨区调频仿真结果与分析

5.4.3变桨区调频仿真结果与分析

5.5小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间主要研究成果