全风况下双馈风电机组参与电网频率支撑研究

随着风电机组装机容量的不断增加,系统总惯量越来越低,已严重威胁电网运行的稳定性。针对此问题,首先分析双馈风电机组的发电原理,然后结合虚拟同步机的惯量响应以及调频控制机制,提出一种全风况下双馈风电机组参与系统频率支撑的方法。在恒转速区,采用基于虚拟惯量与一次调频协同控制的方法,即基于频率偏差与频率变化率作为控制输入,该方法可具备两者优点,既具备快速性,且频率未恢复到死区前,在机组正常运行的前提下,功率可满足持续支撑;在最大功率系数区,采用虚拟惯量调频与亚最优功率系数运行协调控制,机组通过变转速运行在非最优功率系数点上,预留一部分能量,减少因转速下降可能造成的机组失速停机;在恒功率区,采用虚拟惯量调频与桨距角协调控制,通过桨距角预留一部分能量,减少转速恢复时可能对电网造成的二次伤害。最后在MATLAB/SIMULINK中搭建模型进行仿真,验证了提出方法的有效性与可行性。

提高大型风电机组恒转速段发电量的变桨策略

常规认为的额定风速以下的恒定最优桨距角在机组恒转速段并不一定是最优的。恒转速段的最大功率跟踪问题等同于特定转速下的气动转矩最大化问题,以提高发电量为目标分析了在两个恒转速段内切向力系数及法向力系数与桨距角的定性关系。分析表明,在恒最低转速段通过合理地正调桨距角可以提升切向力系数并提高发电量,且可减轻轴向推力等载荷;在恒最高转速段通过合理地负调桨距角可以提升切向力系数并提高发电量,但会增大轴向推力载荷;在两个恒转速段内特定风速下均存在其对应的最优桨距角,且最优桨距角随风速单调变化。针对最优桨距角难以直接量化的问题,根据定性分析结果推断出最优桨距角的合理表达式,并给出了表达式中参数的离线辨识方法。最后采用专业软件Bladed中的商用机组实际参数模型,从稳态和动态两方面对恒转速区提高发电量的变桨策略进行了验证,仿真结果很好地证明了分析的正确性,从而更好地指导机组提高发电量。