風電機組參與一次調頻發(fā)展現(xiàn)狀

1、關于風電機組參與電力系統(tǒng)一次調頻的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 參考文獻 中文文獻【1】雙饋感應風電機組參與系統(tǒng)一次調頻的控制策略研究,曹張潔,西南交大碩士學位論文【2】變速恒頻風電機組參與一次調頻的控制方法研究，鄒賢求，湖南大學碩士學位論文【3】變速恒頻雙饋風電機組頻率控制策略的改進，鄒賢求，電力系統(tǒng)及其自動化學報【4】變速風電機組調頻特性分析及風電場時序協(xié)同控制策略，王洪濤，電力系統(tǒng)自動化【5】大規(guī)模風電并網(wǎng)對系統(tǒng)頻率影響分析，蔣大偉，東北電力大學碩士學位論文【6】雙饋變速風電機組頻率控制的仿真研究， 關宏亮，電力系統(tǒng)自動化【7】雙饋風力發(fā)電機參與系統(tǒng)頻率調節(jié)新方法， 薛迎成，高壓電技術【

2、8】雙饋風電機組參與系統(tǒng)輔助頻率控制的仿真， 馮學敏，電力與電工【9】變速恒頻雙饋風電機組頻率控制策略， 曹 軍，電力系統(tǒng)自動化【10】變速恒頻雙饋電機風電場綜合控制系統(tǒng)研究, 曹軍，浙江大學碩士學位論文【11】變速恒頻雙饋風力發(fā)電機輔助系統(tǒng)調頻的研究，彭喜云，電力系統(tǒng)保護與控制【12】超速與變槳協(xié)調的雙饋風電機組頻率控制，張昭遂，電力系統(tǒng)自動化【13】雙饋風電機組頻率控制建模及其應用研究，吳迪，華北電力大學碩士學位論文【14】變速風力發(fā)電機提供調頻備用容量研究，薛迎成，電力自動化設備【15】飛輪輔助的風力發(fā)電系統(tǒng)功率和頻率綜合控制，孫春順，中國電機工程學報1國外研究現(xiàn)狀 外文文獻【16】Wi

3、nd Turbines Kinetic Energy Storage Potential for Frequency Support【17】Short-Term Frequency Support Utilizing Inertial Response of DFIG Wind Turbines【18】 Frequency support from doubly fed induction generator wind turbines【19】Dynamic participation of doubly fed inductiongenerator in automatic generati

4、on control 【20】Output Power Coordination Control for Wind Farm in Small Power System【21】Advanced Concept for Participation of Large Wind Farms in Ancillary Services【22】Participation of DFIG wind turbines in frequency control ancillary service by optimized rotational kinetic energy【23】Primary load-fr

5、equency control from pitch-controlled wind turbine【24】Coordination of Wind Farms and Flywheels for Energy Balancing and Frequency Regulation注：以上外文文獻均出自IEEE 2 總結 主要機型：基于雙饋感應電機的變速恒頻風電機組(DFIG) 基本思路：使風電機組具備類似于同步發(fā)電機組的頻率響應及調頻控制能力,而這主要取決于風電機組或風電場的有功備用容量的大小。因此，風電機組參與系統(tǒng)調頻的能力也就體現(xiàn)在有功備用容量的獲取上2 總結DFIG頻率控制策略頻率控制策

6、略附加儲能系統(tǒng)利用風電機組自身有功功率控制飛輪儲能、燃料電池儲能SMES超導儲能轉子動能控制(KEC)功率備用控制（PRC）慣性控制比例控制二者協(xié)調槳距角控制超速控制二者協(xié)調表1 DFIG風電機組頻率基本控制策略研究現(xiàn)狀匯總2.1 附加儲能系統(tǒng)2.1.1飛輪儲能工作原理工作原理：當電網(wǎng)未出現(xiàn)頻率偏移時，用飛輪的充當電網(wǎng)未出現(xiàn)頻率偏移時，用飛輪的充/放電來補償風力發(fā)電機輸出功率的波動，使風放電來補償風力發(fā)電機輸出功率的波動，使風力發(fā)電力發(fā)電飛輪系統(tǒng)總輸出功率較平穩(wěn)；當電網(wǎng)出現(xiàn)頻率偏移時，通過飛輪的充飛輪系統(tǒng)總輸出功率較平穩(wěn)；當電網(wǎng)出現(xiàn)頻率偏移時，通過飛輪的充/放電控制，使風力發(fā)放電控制，使風力發(fā)

7、電電飛輪系統(tǒng)具有類似于傳統(tǒng)同步發(fā)電機組的頻率控制特性。飛輪系統(tǒng)具有類似于傳統(tǒng)同步發(fā)電機組的頻率控制特性。圖2-1 風力發(fā)電-飛輪系統(tǒng)配置圖圖2-2 風力發(fā)電-飛輪系統(tǒng)功頻綜合控制圖2.1.2 燃料電池儲能圖2-3 燃料電池儲能原理圖圖2-5 燃料電池頻率控制圖圖2-4 燃料電池電氣接線圖控制原理控制原理：燃料電池儲能和飛輪儲能的思路是一樣的，只是所提供的能源類型不一樣而已。SMES超導儲能因為維護超導低溫的費用昂貴，很難在實際中應用，故不做討論2.2 利用風電機組自身有功功率控制2.2.1 轉子動能控制（KEC） 控制原理：通過改進風電機組的有功功率控制系統(tǒng)將存儲在風機轉子上的旋轉動能與電磁功

8、率進行相互轉換?？刂七^程：附加一個頻率控制環(huán)節(jié)來為風電機組的有功功率控制系統(tǒng)提供一個額外的有功參考信號,進而使風電機組能夠及時響應系統(tǒng)頻率來調整其有功輸出圖2-6 慣性控制圖2-7 比例控制基本控制策略：慣性控制和比例控制圖2-8 慣性與比例協(xié)調控制2.2.1 轉子動能控制（KEC） 比例控制是在慣性控制的基礎上產(chǎn)生的，二者產(chǎn)生的基本原理的區(qū)別如下：慣性控制慣性控制是頻率變化參考慣性響應實現(xiàn)的基本原理來設計控制環(huán)節(jié)，通過系統(tǒng)頻率的變化率來獲得額外的有功參考信號,從而使 DFIG風電機組具有虛擬的慣性響應，故又稱虛擬慣性控制；而比例控制比例控制是模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機的功-頻下降特性來設計頻率控制環(huán)

9、節(jié)，即通過頻率偏差和有功功率變化值之間的下降比例關系來獲得所需的額外有功參考信號,進而當系統(tǒng)頻率變化時根據(jù)需求調節(jié)有功輸出的變化量，也稱下降控制。 二者的聯(lián)系與區(qū)別二者的聯(lián)系與區(qū)別：隨著研究的進一步深入,將上述兩種常用慣性控制方法結合起來對附加頻率控制環(huán)節(jié)進行改進和完善的控制策略也已被提出，如下圖2-8所示2.2.2 功率備用控制（PRC）控制原理控制原理：通過控制風電機組使其進行減載運行,從而預留一定的功率備用并以此來支持系統(tǒng)調頻，此時風電機組工作在次優(yōu)功率跟蹤點上。圖 2-9 由槳距角控制和變速控制風力減載運行2.2.2 功率備用控制（PRC）圖 2-10 槳距角控制框圖 圖 2-11 超

10、速控制原理圖基本控制策略基本控制策略：槳距角控制和超速控制槳距角控制基本原理槳距角控制基本原理：運用槳距角控制方法時,保持風電機組穩(wěn)態(tài)運行時的轉速在當前風速時的最優(yōu)轉速上,如圖2-9中的點A所示,在定風速和定轉速的條件下,槳距角由1變?yōu)榱溯^大的槳距角2,有功功率輸出減小,減小的有功功率便作為風電機組的功率備用以對系統(tǒng)調頻提供支持超速控制基本原理超速控制基本原理：增大或減小風機轉速使其運行在一個小于最大功率輸出點的新運行點上,從而產(chǎn)生一定的功率備用。當系統(tǒng)頻率下跌時,即可再通過轉速的改變來移動風機的運行點并使之向最大功率跟蹤曲線上的點靠近,以提高風電機組的有功輸出圖 2-11 槳距角與超速協(xié)調控

11、制二者的聯(lián)系與區(qū)別以及優(yōu)缺點：二者的聯(lián)系與區(qū)別以及優(yōu)缺點： 2.2.2 功率備用控制（PRC）相比轉子動能控制，槳距角控制和超速控制能夠實現(xiàn)對風電機組長時間的減載調頻支持；而對比變槳控制和超速控制，超速控制在特定場合下具有以下優(yōu)勢：一是超速法替代變槳法時可減少頻繁變槳對機械裝置的磨損；二是轉速控制基于交流變頻控制技術，其控制速度遠比槳距控制快。然而，超速法僅能單獨應用于低風速的工況，這是因為在中高風速情況下，風電機組轉子轉速已接近甚至等于機組的最大轉速上限，無法實現(xiàn)超速減載。此時，應配合使用變槳法進行協(xié)調控制，實現(xiàn)不受風速限制的減載控制，如下圖2-11：槳距角與超速協(xié)調控制的原則：槳距角與超速

12、協(xié)調控制的原則：優(yōu)先應用超速法，以期更快的調頻響應速度；當超速法無法滿足減載需求時，再啟用變槳法。根據(jù)不同風速條件，可將控制策略分成低、中、高風速種控制模式。其中 低風速控制模式超速控制 中風速控制模式二者協(xié)同控制 高風速控制模式槳距角控制 研究單位研究者控制策略發(fā)表文獻序號發(fā)表時間哈爾濱工業(yè)大學彭喜云 劉瑞葉轉子動能控制: 引入轉子轉速【11】2011.6.1清華大學張昭遂 孫元章超速與變槳協(xié)調【12】2011.9.10浙江大學曹軍 邱家駒轉子動能控制:帶分布式信號過濾單元的DFIG機組頻率控制器【9】【10】2009.7.102009.8上海交通大學薛迎成 邰能靈轉子動能控制：改進的慣性控制 不同風速下用不同的控制措施【7】【14】2009.11.30 2010.8華北電力大學吳迪 趙東梅轉子動能控制【13】2012.3東北電力大學蔣大偉 嚴干貴開發(fā)出研究調