基于雙饋機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)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(fēng)能，作為未來最重要的清潔替代能源之一，對(duì)于緩解能源匱乏具有非常重要的意義。因此，近年來風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展，我國(guó)也不例外。隨著裝機(jī)容量的不斷增大，風(fēng)電對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)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(qiáng)的可控性，而風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出依賴于風(fēng)速的變化，波動(dòng)性強(qiáng)，可控性較差。這就給電力系統(tǒng)帶來調(diào)度上的困難，同時(shí)也限制了風(fēng)電自身的發(fā)展。因此，人們對(duì)風(fēng)電接入對(duì)電力系

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

3、回路，僅處理雙向流動(dòng)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(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了機(jī)電系統(tǒng)的柔性連接。由于其與常規(guī)機(jī)組相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，因此該類型風(fēng)電機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，是目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研究的重要發(fā)展方向之一。 首先，本文總結(jié)風(fēng)電控制技術(shù)的發(fā)展和風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響，并對(duì)當(dāng)前的主力機(jī)型雙饋發(fā)電機(jī)組及由雙饋機(jī)組組成風(fēng)電場(chǎng)的功率控制進(jìn)行了深入的總結(jié)分析。在已有的雙饋風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率

4、輸出特點(diǎn)和控制影響因素。在雙饋機(jī)組運(yùn)行區(qū)域劃分的基礎(chǔ)上，比較分析了機(jī)組在各個(gè)區(qū)域的功率控制特點(diǎn)及方法?？偨Y(jié)分析發(fā)現(xiàn)雙饋風(fēng)電機(jī)組輸出功率具有可控性，由雙饋發(fā)電機(jī)組成風(fēng)電場(chǎng)可以完成一定的電網(wǎng)調(diào)度任務(wù)，減小對(duì)電網(wǎng)的不利影響。 其次，本文根據(jù)基于雙饋機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)的有功、無功輸出特性及各個(gè)風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀況（發(fā)電機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速和對(duì)應(yīng)的風(fēng)速等），按照有功控制和無功控制分開的思想，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)組進(jìn)行分類，并分別給出了風(fēng)電場(chǎng)有功控制、無功控制的

5、控制方法。在對(duì)風(fēng)電機(jī)組按照控制順序進(jìn)行排序的基礎(chǔ)上，討論了同類機(jī)組功率分配的策略。本文提出的功率控制方法使風(fēng)電場(chǎng)既滿足了系統(tǒng)調(diào)度的要求，又實(shí)現(xiàn)了機(jī)組輸出功率的合理分配和風(fēng)電場(chǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。 最后，并用MATLAB對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組輸出功率分配進(jìn)行仿真，在風(fēng)電場(chǎng)參與系統(tǒng)調(diào)度的情況下，各類風(fēng)電機(jī)組均能較好的完成分配任務(wù)。并對(duì)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(jìn)性。 總之，本文研究實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)在完成系統(tǒng)調(diào)度任