基于改進下垂控制的雙饋風電機組頻率控制策略

許益恩，張新松，李大祥，張羅玉，陳 沛，楊德健

（1.南通大學 電氣工程學院，江蘇 南通 226019；2.東北電力大學 電氣工程學院，吉林 吉林 132012）

0 引言

近年來，在能源電力轉型的時代背景下，以風電為代表的新能源發電在電力系統中占比不斷增加[1]。截至2021年11月底，我國風電累計裝機容量達300GW，約占全國電源裝機總量的13%，位 居 世 界 第 一[2]。

變速恒頻雙饋風力發電機（Doubly-Fed Induction Generator，DFIG）具 有 體 積 較 小、控 制 靈活等特點，已成為當前風電場的主流機型之一。該風力發電機通過變流器并網，風機轉速與系統頻率解耦。當系統發生擾動后，DFIG無法提供頻率響應服務[3]，[4]。另外，隨著風電滲透率的不斷提高，越來越多的火電機組被取代，電力系統整體慣性水平降低[5]。當系統發生較大的頻率擾動事件時，頻率跌落嚴重，容易觸發第三級別系統保護動作，給系統頻率穩定性帶來巨大的挑戰[6]。因此，一些高風電滲透率的國家明確要求風電機組像常規機組一樣，具備一定的調頻能力[7]，[8]。

目前，DFIG利用自身靈活的控制能力參與系統頻率調控大致分為功率備用控制策略和轉子動能控制策略[9]。其中，功率備用控制策略包含變槳控制和轉子超速控制。然而，風機長期運行于減載模式，不利于風電場經濟運行[10]，[11]。相比之下，轉子動能控制策略利用風機葉片存儲的能量參與頻率調節，在保證風電場經濟效益的同時，還 取 得 了 良 好 的 調 頻 效 果[12]，[13]。

文獻[14]通過附加輔助控制環節，使DFIG模擬出一次頻率響應。然而，采用固定增益策略在一定程度上限制了風電機組的調頻潛力。……