基于有效风速预测的变速恒频风力发电系统输出电能质量的控制研究

风电是一种间歇性能源, 具有很大的随机性和不可控性, 广泛应用的变速恒频风力发电系统，有额定风速以下的最大风能捕获控制和额定风速以上的恒功率控制两种方式，在这两种控制方式及其切换过程中，由于系统在跟踪风速的快速波动过程中，变浆机构、风机动态和功率控制命令形成过程等多个环节时滞的存在，使系统响应滞后，风力发电机组输出电能的幅值波动较大，频率也易超出标准规定的范围。本项目通过提取变浆和功率控制的有效风速，对有效风速进行在线超前一步或多步准确预测，依据预测风速，对系统实施最大风能捕获控制和恒功率控制。主要内容为：风速波动情况下，各类时滞对电能幅值和频率波动的影响，有效风速的确定及其抽取，有效风速的实时在线预测模型和算法，基于预测和矢量变换的控制系统设计及其性能评估。本项目的研究以酒泉地区千万千瓦级风电示范基地的建设为背景，以该地区的风速特征和机组形式为主要对象。

风电是一种间歇性能源, 具有很大的随机性和不可控性。本项目针对广泛应用的变速恒频风力发电系统，通过风速分解和预测，研究提高风力发电机组输出电能质量的控制方法。开展的主要工作有风电场运行数据的收集、整理和统计分析；风速预测模型的结构设计和参数估计算法；基于风速预测的双馈风力发电系统输出功率平滑控制；双馈风力发电机组电流谐波特性分析；调整双馈风力发电机无功功率的风电场并网点电压控制；风电场并网点电压跌落补偿方法等。本项目发表研究论文22篇，其中期刊论文16篇，会议论文6篇，EI检索论文10篇，培养研究生6名，青年教师2名。通过本项目的研究，对河西地区大规模风电场的运行特性有了更深入的认识。