风电机组改造升级的新思路:华电学者提出超级电容器控制策略
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双馈感应发电机在常规超速减载控制下虽然可保留部分有功备用参与系统调频,但存在风电机组发电效益降低、转速调节范围减小及桨距角控制起动频繁等问题。为此,河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学)的研究人员颜湘武、崔森、常文斐,在2021年第5期《电工技术学报》上撰文,结合双馈风电机组网侧变流器的控制特性,提出计及超级电容储能荷电状态(SOC)控制的双馈感应发电机的惯量与一次调频自适应控制策略。仿真实验表明双馈感应发电机的惯量支撑和一次频率调节能力及发电效益较常规一次频率控制具有明显提高,为双馈感应发电机的改造升级提供了新思路。
图1 DFIG的储能配置
结合惯性与下垂控制模式各自优势,采用一种确定两种调频模式参与调频的比例系数模型,实现两种调频模式平滑切换。在此基础上综合考虑自身储能SOC实时修正虚拟惯性与下垂系数,其惯量支撑和一次频率调节都由超级电容储能模块扩展功能实现,无需修改或增加原风电机组的结构和控制方案,从而使风电机组的升级改造变得简单容易,提高了单台风电机组的致稳性和抗扰性。
图2 一次调频自适应控制策略流程
在系统稳定或发电需求增加(减小)期间风电机组始终运行在最大功率跟踪模式以达到最大发电效益。当发电需求减小或增大时,通过控制超级电容器充电与放电来参与系统频率调节,实现DFIG在全工况运行下具有一次调频能力。最后基于Matlab/Simulink搭建含DFIG的四机两区域仿真模型,验证所提方案有效性。
图3 含双馈风电场的4机2区域系统
以上研究成果发表在2021年第5期《电工技术学报》,论文标题为“考虑储能自适应调节的双馈感应发电机一次调频控制策略”,作者为颜湘武、崔森、常文斐。
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