考虑机组稳定性约束的风电场一次调频双层功率分配策略

张天海,于国强,徐 畅,胡尊民,张俊芳

(1.江苏方天电力技术有限公司,江苏 南京 211102;2.南京理工大学 自动化学院,江苏 南京 210094)

随着风力发电的快速发展,电网中风电占比不断提高。由于风电机组转速与电网频率的解耦,大规模、高占比的风电接入使得电力系统总体惯性降低、调频能力减弱[1]。同时,风电功率波动的不确定性,也给电力系统的稳定运行带来极大的挑战。在此背景下,迫切需要风电机组甚至风电场具备有功功率调节的能力,主动参与电力系统调频,支撑电网频率稳定[2]。特别地,对于我国东南沿海的受端电网,大规模风电接入带来的电网一次调频问题更为突出。一方面,在风电全额消纳的政策约束下,并网风电机组一般采用最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,MPPT)控制,以最大效率捕获、转化风能。在这种情况下,除有限的风轮动能外,风电机组没有其它备用能量参与电网一次调频;另一方面,受端电网主要应对的频率事件是由区外联络线故障导致的频率跌落,此时风电机组只能通过释放风轮动能的方式向电网提供短时的功率支撑,弥补常规机组较为缓慢的出力增加[3]。由此可见,频率跌落事件带来的有功增发需求与风电机组有限的风轮动能备用之间的矛盾,是影响受端电网风电参与一次调频的关键所在。

现有风电场参与调频的研究主要从风电机组的调频控制和风电场的有功功率调度2方面展开。风电机组的调频控制:在传统MPPT控制的功率指令环基础上,增加响应电网频率变化率和频率偏差的功率指令环,实现风电机组的辅助调频控制[4]。……