基于風(fēng)電主動(dòng)功率控制的風(fēng)電場(chǎng)參與系統(tǒng)調(diào)頻問(wèn)題研究.pdf

1、在能源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題凸顯的情況下，資源豐沛、技術(shù)相對(duì)成熟的風(fēng)電獲得了廣泛的開(kāi)發(fā)利用。在風(fēng)電發(fā)展初期，其間歇性、波動(dòng)性對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行影響有限。然而，隨著風(fēng)電滲透率的提高，系統(tǒng)面臨巨大的調(diào)頻調(diào)峰壓力。在這種情況下，單純依靠火電、水電等傳統(tǒng)機(jī)組承擔(dān)調(diào)頻調(diào)峰任務(wù)會(huì)給系統(tǒng)調(diào)度帶來(lái)困難。因此，在各國(guó)的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中也逐步對(duì)風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻或有功功率控制提出了具體要求。相應(yīng)地，制造技術(shù)的進(jìn)步使得當(dāng)前一些風(fēng)機(jī)具備了功率控制特別是主動(dòng)的有功功率控制能

2、力。所謂主動(dòng)有功功率控制是指一類(lèi)使風(fēng)機(jī)能夠根據(jù)當(dāng)前天氣條件及系統(tǒng)運(yùn)行工況主動(dòng)調(diào)節(jié)有功輸出以向系統(tǒng)提供不同時(shí)間尺度備用容量的控制策略。風(fēng)電采用主動(dòng)的有功控制可有效降低系統(tǒng)備用容量提升系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。本文在現(xiàn)有風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻以及有功功率控制文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:
　　1).簡(jiǎn)單介紹了風(fēng)電的發(fā)展概況，討論了風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻時(shí)涉及的一個(gè)包括“風(fēng)機(jī)層”、“風(fēng)場(chǎng)層”、“系統(tǒng)層”三個(gè)層面的組織框架，介紹了各個(gè)層面的職

3、責(zé)及有待解決的問(wèn)題。為進(jìn)一步明確系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻的具體需求，總結(jié)并比較了風(fēng)電技術(shù)較為發(fā)達(dá)國(guó)家的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。從比較中看出丹麥等北歐國(guó)家有關(guān)風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格，并且，要求風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻或進(jìn)行主動(dòng)功率控制是大勢(shì)所趨。
　　2).風(fēng)機(jī)層面，對(duì)風(fēng)機(jī)參與系統(tǒng)調(diào)頻的“有功-頻率”控制策略進(jìn)行了綜述，包括虛擬慣性、短時(shí)過(guò)載運(yùn)行、降載運(yùn)行、下垂控制、多種單一控制策略組成的綜合控制策略等，明晰了各種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。針

4、對(duì)具備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行能力的降載運(yùn)行控制策略，本文重點(diǎn)闡述了降載比的概念并對(duì)其具備的長(zhǎng)時(shí)間備用能力進(jìn)行了定性說(shuō)明。
　　3).風(fēng)場(chǎng)層面，為確定風(fēng)電場(chǎng)調(diào)頻容量與預(yù)測(cè)風(fēng)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提出了一種計(jì)及多種風(fēng)機(jī)控制策略的風(fēng)電場(chǎng)調(diào)頻容量評(píng)估方法。該方法首先根據(jù)風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)風(fēng)速對(duì)風(fēng)場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)速分布進(jìn)行建模，繼而根據(jù)風(fēng)速概率分布結(jié)果對(duì)處于不同風(fēng)速段的風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)頻容量估算:針對(duì)低風(fēng)速下的風(fēng)機(jī)，利用能量轉(zhuǎn)換原理計(jì)算其利用旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化手段所能提供的調(diào)頻容量;針對(duì)中

5、風(fēng)速下的風(fēng)機(jī)，建立了風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)優(yōu)化模型，通過(guò)計(jì)算風(fēng)機(jī)的降載程度來(lái)評(píng)估該風(fēng)速段風(fēng)機(jī)所能提供的調(diào)頻容量;針對(duì)高風(fēng)速下的風(fēng)機(jī)，通過(guò)比對(duì)其所能捕獲的氣動(dòng)功率與變流器短時(shí)過(guò)載能力的相對(duì)大小關(guān)系來(lái)構(gòu)建分段函數(shù)確定調(diào)頻容量。最后，采取概率加權(quán)求和的方法得到風(fēng)電場(chǎng)總的調(diào)頻容量。
　　4).系統(tǒng)層面，為評(píng)估風(fēng)電有功控制對(duì)系統(tǒng)備用調(diào)度的經(jīng)濟(jì)效益，提出一種考慮風(fēng)電降載控制的“事前-實(shí)時(shí)“備用計(jì)劃雙層優(yōu)化模型:上層模型的目標(biāo)為事前階段的系統(tǒng)運(yùn)行計(jì)劃成本最