高滲透風機并網(wǎng)對電力系統(tǒng)暫態(tài)頻率響應影響研究.pdf

1、伴隨著風力技術(shù)的快速發(fā)展，風電裝機容量在電力系統(tǒng)中的滲透率不斷增大，風機與電網(wǎng)的聯(lián)系進一步加強，兩者之間的影響程度進一步加深。大規(guī)模風機替代常規(guī)機組并入電網(wǎng)會顯著降低系統(tǒng)的等效慣量，由此帶來的頻率波動性問題日益被人們關(guān)注，越來越多的電力公司要求并網(wǎng)風機具有像常規(guī)發(fā)電廠一樣的功-頻調(diào)節(jié)能力，風電機組參與調(diào)頻會改變原來系統(tǒng)的頻率響應特性，給低頻減載、高頻切機等整定校驗帶來挑戰(zhàn)。因此，深入分析風力發(fā)電機組的頻率響應動態(tài)特性，研究高滲透風機并網(wǎng)

2、系統(tǒng)的暫態(tài)頻率評估，具有重要的理論意義和工程實踐意義。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)針對雙饋風機電磁暫態(tài)模型復雜性和高耦合性的特點，考慮對風機模型簡化并獲得一種風機簡化模型。研究雙饋風電機組的工作原理及控制策略實現(xiàn)方法。建立風速、風力機及控制系統(tǒng)、軸系系統(tǒng)、雙饋發(fā)電機以及變流器的詳細數(shù)學模型。在系統(tǒng)頻率響應研究中，重點關(guān)注機組的有功-頻率特性，忽略無功-電壓控制環(huán)節(jié)，研究雙饋風機模型簡化的主要步驟和主要方法，將雙饋感應發(fā)電機、軸

3、系系統(tǒng)、變流器詳細電磁暫態(tài)模型分別降階簡化為一階運動模型、單質(zhì)塊模型和簡化的電流源模型。搭建單機算例系統(tǒng)，驗證說明:與電磁暫態(tài)模型相比，該簡化模型計算量低，能夠模擬風機有功出力特性，具有較高的仿真精度。
　　(2)高滲透風機并網(wǎng)對系統(tǒng)頻率響應影響程度的研究。分析電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性的影響因素，從機理層面說明風機并網(wǎng)可能給系統(tǒng)慣性響應和一次調(diào)頻帶來的影響。雙饋風電機組采用有功功率、無功功率解耦控制策略，使其自身轉(zhuǎn)動慣量被“隱藏”，無

4、法提供慣性響應;恒速異步風機雖短時提供慣性響應，但其不具備一次調(diào)頻能力。通過算例仿真，對比說明雙饋風機、恒速異步風機以及同步發(fā)電機組這三種機組的頻率響應特性。為進一步量化分析雙饋風電機組并網(wǎng)對頻率響應的影響程度，根據(jù)其“隱性慣量”的特性，建立包含風機滲透率的單機等值模型，推導模型的時域解析解，并從初始頻率下降率（df/dt|t=0）、最低點頻率（df/dt=0）和穩(wěn)態(tài)頻率偏差(limt→∞Δf(t))三個狀態(tài)值，量化分析雙饋風機滲透率對

5、電網(wǎng)頻率動態(tài)特性的影響程度。
　　(3)風機參與調(diào)頻的系統(tǒng)暫態(tài)頻率響應評估。主動參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)是“電網(wǎng)友好型”電源對風機的必然要求，研究轉(zhuǎn)子動能控制和有功備用控制的原理及實現(xiàn)方法。雙饋風電機組參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)會改變系統(tǒng)原有的頻率動態(tài)特性，為快速、準確的獲取大規(guī)模風機并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)頻率響應動態(tài)過程，基于平均系統(tǒng)頻率(Average System Frequency, ASF)計算方法，將簡化風機模型引入，將系統(tǒng)頻率反饋到風機附加頻