基于雙饋機組風電場的功率控制研究.pdf

1、常規(guī)能源、電力緊缺及環(huán)境污染問題日益突出，利用可再生能源如風能，作為未來最重要的清潔替代能源之一，對于緩解能源匱乏具有非常重要的意義。因此，近年來風力發(fā)電在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展，我國也不例外。隨著裝機容量的不斷增大，風電對電力系統(tǒng)運行的影響也日益突出。常規(guī)發(fā)電廠的功率輸出具有很強的可控性，而風電場的功率輸出依賴于風速的變化，波動性強，可控性較差。這就給電力系統(tǒng)帶來調(diào)度上的困難，同時也限制了風電自身的發(fā)展。因此，人們對風電接入對電力系

2、統(tǒng)的影響及風電機組的優(yōu)化控制進行了大量研究，并取得了很大進展。然而在風電場功率輸出控制和風電場內(nèi)部優(yōu)化運行方面還有待于進一步的研究。本文正是基于此對采用性能良好的變速恒頻交流勵磁雙饋風力發(fā)電機組的風電場的功率控制和風電場內(nèi)部優(yōu)化運行展開了研究。 目前，新建風電場主要采用大容量的雙饋風力發(fā)電機組作為主力機型。和常規(guī)風力發(fā)電機組相比，雙饋風電機組采用轉(zhuǎn)子交流勵磁運行方式，風機變速范圍大，最大風能追蹤效果好。而且機組配置的變頻器在轉(zhuǎn)子

3、回路，僅處理雙向流動的轉(zhuǎn)差功率，不僅具有變頻器體積小、重量輕、成本低的特點，而且實現(xiàn)了機電系統(tǒng)的柔性連接。由于其與常規(guī)機組相比具有很大的優(yōu)勢，因此該類型風電機得到了廣泛的應(yīng)用，是目前風力發(fā)電機組研究的重要發(fā)展方向之一。 首先，本文總結(jié)風電控制技術(shù)的發(fā)展和風電并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響，并對當前的主力機型雙饋發(fā)電機組及由雙饋機組組成風電場的功率控制進行了深入的總結(jié)分析。在已有的雙饋風電機組數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，詳細分析了雙饋風力發(fā)電機的運行功率

4、輸出特點和控制影響因素。在雙饋機組運行區(qū)域劃分的基礎(chǔ)上，比較分析了機組在各個區(qū)域的功率控制特點及方法。總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)雙饋風電機組輸出功率具有可控性，由雙饋發(fā)電機組成風電場可以完成一定的電網(wǎng)調(diào)度任務(wù)，減小對電網(wǎng)的不利影響。 其次，本文根據(jù)基于雙饋機組風電場的有功、無功輸出特性及各個風電機組實際運行狀況（發(fā)電機的溫度、轉(zhuǎn)速和對應(yīng)的風速等），按照有功控制和無功控制分開的思想，對風電場的機組進行分類，并分別給出了風電場有功控制、無功控制的

5、控制方法。在對風電機組按照控制順序進行排序的基礎(chǔ)上，討論了同類機組功率分配的策略。本文提出的功率控制方法使風電場既滿足了系統(tǒng)調(diào)度的要求，又實現(xiàn)了機組輸出功率的合理分配和風電場的優(yōu)化運行。 最后，并用MATLAB對風電場內(nèi)風電機組輸出功率分配進行仿真，在風電場參與系統(tǒng)調(diào)度的情況下，各類風電機組均能較好的完成分配任務(wù)。并對比分析了常規(guī)的功率分配方法，結(jié)果表明該方法的合理性和先進性。 總之，本文研究實現(xiàn)了風電場在完成系統(tǒng)調(diào)度任