基于雙饋機(jī)組風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(jī)容量的不斷增大，風(fēng)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(qiáng)的可控性，而風(fēng)電場的功率輸出依賴于風(fēng)速的變化，波動性強(qiáng)，可控性較差。這就給電力系統(tǒng)帶來調(diào)度上的困難，同時也限制了風(fēng)電自身的發(fā)展。因此，人們對風(fēng)電接入對電力系

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)電場功率輸出控制和風(fēng)電場內(nèi)部優(yōu)化運行方面還有待于進(jìn)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)電場的功率控制和風(fēng)電場內(nèi)部優(yōu)化運行展開了研究。 目前，新建風(fēng)電場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)子交流勵磁運行方式，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(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，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)對電網(wǎng)的影響，并對當(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)的運行功率

4、輸出特點和控制影響因素。在雙饋機(jī)組運行區(qū)域劃分的基礎(chǔ)上，比較分析了機(jī)組在各個區(qū)域的功率控制特點及方法?？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(jī)組風(fēng)電場的有功、無功輸出特性及各個風(fēng)電機(jī)組實際運行狀況（發(fā)電機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速和對應(yīng)的風(fēng)速等），按照有功控制和無功控制分開的思想，對風(fēng)電場的機(jī)組進(jìn)行分類，并分別給出了風(fēng)電場有功控制、無功控制的

5、控制方法。在對風(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)電場既滿足了系統(tǒng)調(diào)度的要求，又實現(xiàn)了機(jī)組輸出功率的合理分配和風(fēng)電場的優(yōu)化運行。 最后，并用MATLAB對風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組輸出功率分配進(jìn)行仿真，在風(fēng)電場參與系統(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，本文研究實現(xiàn)了風(fēng)電場在完成系統(tǒng)調(diào)度任