高滲透風(fēng)機(jī)并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)頻率響應(yīng)影響研究.pdf

1、伴隨著風(fēng)力技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)電裝機(jī)容量在電力系統(tǒng)中的滲透率不斷增大，風(fēng)機(jī)與電網(wǎng)的聯(lián)系進(jìn)一步加強(qiáng)，兩者之間的影響程度進(jìn)一步加深。大規(guī)模風(fēng)機(jī)替代常規(guī)機(jī)組并入電網(wǎng)會(huì)顯著降低系統(tǒng)的等效慣量，由此帶來的頻率波動(dòng)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(fēng)機(jī)具有像常規(guī)發(fā)電廠一樣的功-頻調(diào)節(jié)能力，風(fēng)電機(jī)組參與調(diào)頻會(huì)改變?cè)瓉硐到y(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，給低頻減載、高頻切機(jī)等整定校驗(yàn)帶來挑戰(zhàn)。因此，深入分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的頻率響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性，研究高滲透風(fēng)機(jī)并網(wǎng)

2、系統(tǒng)的暫態(tài)頻率評(píng)估，具有重要的理論意義和工程實(shí)踐意義。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)針對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)電磁暫態(tài)模型復(fù)雜性和高耦合性的特點(diǎn)，考慮對(duì)風(fēng)機(jī)模型簡(jiǎn)化并獲得一種風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)化模型。研究雙饋風(fēng)電機(jī)組的工作原理及控制策略實(shí)現(xiàn)方法。建立風(fēng)速、風(fēng)力機(jī)及控制系統(tǒng)、軸系系統(tǒng)、雙饋發(fā)電機(jī)以及變流器的詳細(xì)數(shù)學(xué)模型。在系統(tǒng)頻率響應(yīng)研究中，重點(diǎn)關(guān)注機(jī)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(fēng)機(jī)模型簡(jiǎn)化的主要步驟和主要方法，將雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、軸

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

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

5、電網(wǎng)頻率動(dòng)態(tài)特性的影響程度。
　　(3)風(fēng)機(jī)參與調(diào)頻的系統(tǒng)暫態(tài)頻率響應(yīng)評(píng)估。主動(dòng)參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)是“電網(wǎng)友好型”電源對(duì)風(fēng)機(jī)的必然要求，研究轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制和有功備用控制的原理及實(shí)現(xiàn)方法。雙饋風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)會(huì)改變系統(tǒng)原有的頻率動(dòng)態(tài)特性，為快速、準(zhǔn)確的獲取大規(guī)模風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)頻率響應(yīng)動(dòng)態(tài)過程，基于平均系統(tǒng)頻率(Average System Frequency, ASF)計(jì)算方法，將簡(jiǎn)化風(fēng)機(jī)模型引入，將系統(tǒng)頻率反饋到風(fēng)機(jī)附加頻