基于風(fēng)電主動功率控制的風(fēng)電場參與系統(tǒng)調(diào)頻問題研究.pdf

1、在能源短缺與環(huán)境污染問題凸顯的情況下，資源豐沛、技術(shù)相對成熟的風(fēng)電獲得了廣泛的開發(fā)利用。在風(fēng)電發(fā)展初期，其間歇性、波動性對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行影響有限。然而，隨著風(fēng)電滲透率的提高，系統(tǒng)面臨巨大的調(diào)頻調(diào)峰壓力。在這種情況下，單純依靠火電、水電等傳統(tǒng)機(jī)組承擔(dān)調(diào)頻調(diào)峰任務(wù)會給系統(tǒng)調(diào)度帶來困難。因此，在各國的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中也逐步對風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻或有功功率控制提出了具體要求。相應(yīng)地，制造技術(shù)的進(jìn)步使得當(dāng)前一些風(fēng)機(jī)具備了功率控制特別是主動的有功功率控制能

2、力。所謂主動有功功率控制是指一類使風(fēng)機(jī)能夠根據(jù)當(dāng)前天氣條件及系統(tǒng)運行工況主動調(diào)節(jié)有功輸出以向系統(tǒng)提供不同時間尺度備用容量的控制策略。風(fēng)電采用主動的有功控制可有效降低系統(tǒng)備用容量提升系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)效益。本文在現(xiàn)有風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻以及有功功率控制文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，主要進(jìn)行了以下幾個方面的研究:
　　1).簡單介紹了風(fēng)電的發(fā)展概況，討論了風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻時涉及的一個包括“風(fēng)機(jī)層”、“風(fēng)場層”、“系統(tǒng)層”三個層面的組織框架，介紹了各個層面的職

3、責(zé)及有待解決的問題。為進(jìn)一步明確系統(tǒng)對風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻的具體需求，總結(jié)并比較了風(fēng)電技術(shù)較為發(fā)達(dá)國家的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。從比較中看出丹麥等北歐國家有關(guān)風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格，并且，要求風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻或進(jìn)行主動功率控制是大勢所趨。
　　2).風(fēng)機(jī)層面，對風(fēng)機(jī)參與系統(tǒng)調(diào)頻的“有功-頻率”控制策略進(jìn)行了綜述，包括虛擬慣性、短時過載運行、降載運行、下垂控制、多種單一控制策略組成的綜合控制策略等，明晰了各種控制策略的優(yōu)缺點及適用范圍。針

4、對具備長時間運行能力的降載運行控制策略，本文重點闡述了降載比的概念并對其具備的長時間備用能力進(jìn)行了定性說明。
　　3).風(fēng)場層面，為確定風(fēng)電場調(diào)頻容量與預(yù)測風(fēng)速的對應(yīng)關(guān)系，提出了一種計及多種風(fēng)機(jī)控制策略的風(fēng)電場調(diào)頻容量評估方法。該方法首先根據(jù)風(fēng)場預(yù)測風(fēng)速對風(fēng)場內(nèi)的風(fēng)速分布進(jìn)行建模，繼而根據(jù)風(fēng)速概率分布結(jié)果對處于不同風(fēng)速段的風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)頻容量估算:針對低風(fēng)速下的風(fēng)機(jī)，利用能量轉(zhuǎn)換原理計算其利用旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化手段所能提供的調(diào)頻容量;針對中

5、風(fēng)速下的風(fēng)機(jī)，建立了風(fēng)機(jī)運行點優(yōu)化模型，通過計算風(fēng)機(jī)的降載程度來評估該風(fēng)速段風(fēng)機(jī)所能提供的調(diào)頻容量;針對高風(fēng)速下的風(fēng)機(jī)，通過比對其所能捕獲的氣動功率與變流器短時過載能力的相對大小關(guān)系來構(gòu)建分段函數(shù)確定調(diào)頻容量。最后，采取概率加權(quán)求和的方法得到風(fēng)電場總的調(diào)頻容量。
　　4).系統(tǒng)層面，為評估風(fēng)電有功控制對系統(tǒng)備用調(diào)度的經(jīng)濟(jì)效益，提出一種考慮風(fēng)電降載控制的“事前-實時“備用計劃雙層優(yōu)化模型:上層模型的目標(biāo)為事前階段的系統(tǒng)運行計劃成本最