基于改進(jìn)下垂控制的雙饋風(fēng)電機(jī)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(xué) 電氣工程學(xué)院，江蘇 南通 226019；2.東北電力大學(xué) 電氣工程學(xué)院，吉林 吉林 132012）

0 引言

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

變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（Doubly-Fed Induction Generator，DFIG）具 有 體 積 較 小、控 制 靈活等特點(diǎn)，已成為當(dāng)前風(fēng)電場的主流機(jī)型之一。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過變流器并網(wǎng)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率解耦。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動后，DFIG無法提供頻率響應(yīng)服務(wù)[3]，[4]。另外，隨著風(fēng)電滲透率的不斷提高，越來越多的火電機(jī)組被取代，電力系統(tǒng)整體慣性水平降低[5]。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生較大的頻率擾動事件時，頻率跌落嚴(yán)重，容易觸發(fā)第三級別系統(tǒng)保護(hù)動作，給系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性帶來巨大的挑戰(zhàn)[6]。因此，一些高風(fēng)電滲透率的國家明確要求風(fēng)電機(jī)組像常規(guī)機(jī)組一樣，具備一定的調(diào)頻能力[7]，[8]。

目前，DFIG利用自身靈活的控制能力參與系統(tǒng)頻率調(diào)控大致分為功率備用控制策略和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子超速控制。然而，風(fēng)機(jī)長期運(yùn)行于減載模式，不利于風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[10]，[11]。相比之下，轉(zhuǎn)子動能控制策略利用風(fēng)機(jī)葉片存儲的能量參與頻率調(diào)節(jié)，在保證風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)效益的同時，還 取 得 了 良 好 的 調(diào) 頻 效 果[12]，[13]。

文獻(xiàn)[14]通過附加輔助控制環(huán)節(jié)，使DFIG模擬出一次頻率響應(yīng)。然而，采用固定增益策略在一定程度上限制了風(fēng)電機(jī)組的調(diào)頻潛力。……