大规模风电场参与频率调整研究

Currently wind power motors are not involved in frequency control, that causes conventional synchronous motors to bear great burden, increase the reserve capacity, decrease the stability and economics of wind power. Wind power frequency control's feasibility is in primary stage. This project aims to research strategies of wind power control, and enable wind power to respond quickly to frequency change, at the same time does not affect secondary response, increase wind power frequency control depth. This project will also consider wind power and frequency control's effect on power grid economics and contingency stability: try to propose a strategy based on real-time system frequency deviation and wind turbine operational information, try to implement maximization of wind power absorption, coal-fire plant energy minimization; research time-spatial characteristic of contingency, obtain satisfactory frequency stability, add capacity and frequency adjustment strategy. Through this project's research, it will provide a framework for large-scale wind farm frequency control. This research helps improve the stability and economics of power grids with wind farm integration.

目前风力发电机组不参与系统调频，使得常规同步发电机组调频压力大，备用容量预留增加，降低了频率的稳定性和风力发电带来的经济性。风电调频的可行性研究正处于起步阶段。本项目将通过研究风机的控制策略，使风机能够快速响应频率的变化，同时又不会影响频率的二次响应，进一步开展风电机组的调频深度和调频时机等的研究。本项目还将开展考虑风电参与调频情况下电网调频的经济性和紧急状态下频率的稳定性问题:力图提出一种基于系统实时频率偏差和风电机组运行信息的风电机组有功调频算法和策略,争取实现消纳风电最大化，火电机组一次能源消耗最小化的双重目标；研究紧急状态下风电功率的时空分布特性，得到满足频率稳定性要求的风电接入点，接入容量和调频策略。通过本项目的研究，将针对并网的大规模风电场提出一种能够参与调频的风电场及其风电机组有功功率分级控制框架，该研究有助于提高含风电场接入的电力系统调频的经济性和频率的稳定性。

本项目的主要研究目标是通过研究风电机组的调频策略，使风机能够快速响应系统频率变化，同时减弱因风电调频导致的系统频率二次跌落，实现系统消纳风电最大化，常规机组一次能源消耗最小化的目标，提高含风电场接入的电力系统调频的经济性和频率的稳定性。.为分析风电场的调频性能并研究风电场对电力系统的影响，在MATLAB/Simulink和DIgSILENT PowerFactory中搭建了包含风电场的系统频率响应模型。.对风电场的调频策略进行了全面、深入的研究，在对风电场虚拟惯量控制过程进行分析的基础上，提出了用于评估风电场调频能力的指标——有效释放动能，并依据有效释放动能与风电场运行工况之间的关系，提出了用以保护风电机组转子转速、降低风电机组调频过程中额外功率损失的主动转速保护策略。.以增强风电机组调频能力为目标，提出将超速减载和桨距角减载分别与虚拟惯量控制相结合，从而使风电场能够兼备短期和长期调频能力，并有效避免风电退出调频引起的二次跌落，满足了系统对风电场参与调频的需求。.通过对常规机组的一次调频原理进行分析，本项目还提出了风电机组退出调频最优时刻的计算方法，该方法利用了常规机组调频过程中的出力特性，实现了风机退出调频时系统频率二次跌落幅度的最小化。.在项目研究后期，还对风电场参与系统调频的其他问题进行了总结和梳理。分析了风电场与常规机组以及系统中其他可再生能源协同调频的必要性，梳理了解决系统频率二次跌落问题的主要解决方法和优缺点，并且探讨了扰动类型的多样性对风电场调频策略的要求。