文档介绍：硕士学位论文
风电参与电力系统频率调节的策略研究
RESEARCH ON FREQUENCY REGULATION
STRATEGY OF WIND POWER IN POWER SYSTEM
吴子双
哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号:TM76 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学硕士学位论文
风电参与电力系统频率调节的策略研究
硕士研究生: 吴子双
导师: 于继来教授
申请学位: 工学硕士
学科: 电气工程
所在单位: 电气工程及自动化学院
答辩日期: 2012 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: TM76
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Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH ON FREQUENCY REGULATION
STRATEGY OF WIND POWER IN POWER SYSTEM
Candidate: Wu Zishuang
Supervisor: Prof. Yu Jilai
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Electrical Engineering
Affiliation: School of Electrical Engineering and
Automation
Date of Defence: July, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
随着我国风力发电的快速发展,电网中的风电渗透率变得越来越高。目
前风电机组普遍采取最优功率输出策略,对电力系统频率缺乏支撑作用,易
造成系统频率污染。国家标准《风电场接入电力系统技术规定》
(GB/T19963-2011),虽对风电机组并网运行时的频率范围进行了规范,也
涉及到有功功率控制问题,但尚未明确风电场参与电网调频的具体要求。本
文针对双馈感应发电机(DFIG)型风电机组和风电场适度参与电力系统调频
的有关策略问题展开研究,以期对高渗透率电网中的风电参与电力系统的调
频提供技术支持。
在风电机组参与电力系统频率调节的过程中,为适应调节需求,通常必
须使 DFIG 降载运行。因此,本文首先对 DFIG 次优功率运行的有功功率保
留策略进行研究,目的是使 DFIG 在满足系统调频能力要求的同时,兼顾风
电场的经济损失。研究分别针对一、二次调频有功功率保留方式展开,提出
追踪曲线分段处理策略,并依据系统对风电场调频能力的要求和风电场可承
受经济性损失两个约束条件进行参数整定。当风速高于门槛风速时,DFIG
保留部分有功功率,保留值根据转速不等率整定,并依据常规机组转速不等
率,适当地对 DFIG 进行放宽。同时,依据我国对电力系统频率偏差的规定,
对 DFIG 因承担调频需要预留的有功功率余量进行折算。
然后,对 DFIG 一次调频的控制方式进行研究。在对比分析目前已有的
转速控制方法和次优功率转速控制方法的基础上,本文选择次优功率转速控
制方法并增加桨矩角控制环节,使 DFIG 的一次调频效果更趋稳定。
对 DFIG 参与系统二次调频问题,本文提出综合利用桨矩角控制和次优
功率运行方式的策略。桨矩角调节是一个机械过程,变化速度相对较慢,但
能够满足二次调节的要求。考虑到实用化的要求,本文对桨矩角和输出功率
之间的函数关系加以适当简化,有效地降低了控制方法的阶数。DFIG 参与
一、二次调频的联合仿真表明,论文策略可使 DFIG 有效完成调频任务。
最后,研究了风电场调频优化策略,以及风电场接收二次调频指令后向
机组分配任务的机制,提出了一种基于负荷实时监测和短期预测数据、依其
波动成分有针对性地启动相应调频方式的优化方法,并根据场内风电机组之
间的工况差异和机组下一时段运行工况的预测情况,对调整量进行优化分配,
使风电场在控制经济损失的同时有效完成电网下达的调频任务。
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