基于直流电网的非并网风电系统及其控制策略-控制工程网.pdfVIP

第 33 卷 　第 10 期 Vol . 33 　No . 10 2009 年 5 月 25 日 May 25 , 2009 基于直流电网的非并网风电系统及其控制策略 陈　杰 , 张先进 , 龚春英 , 严仰光 (南京航空航天大学自动化学院 , 江苏省南京市 2 100 16) 摘要 : 大规模非并网风力发电理论避开了风电并网的技术难题 。文中针对大规模非并网风电系 统 ,采用一种基于直流电网的系统结构 ,具有能量转换过程少 、结构简单 、损耗低和可靠性高等优 点 。针对文中所述的直流电网 ,提出了电压分级控制策略 ,该控制策略不仅可以保证低风速时用电 负载的正常运行要求 ,而且大大降低了风电系统与电网的功率交换 ,减小了风电对电网的影响 。用 Saber 软件建立了仿真模型 ,仿真结果验证了文中提出的基于直流电网的非并网风电系统及其功 率控制策略的可行性 。 关键词 : 非并网风力发电; 直流电网; 直流变压器 ; 控制策略 中图分类号 : TM6 14 ; TM76 0 　引言 本文针对具有多终端负载的大规模非并网风电 系统 ,采用直流电网的系统架构 ,分析了几种适合于 风能作为一种绿色的可再生能源 , 因为技术优 不同场合和不同功率等级的基于直流电网的大容量 势和资源丰富 ,受到了广泛关注和深入研究[ 16 ] 。但 非并网系统方案 ,具有结构简单 、能量转换过程少等 是 ,风能具有不稳定性和间歇性的特征 ,随着风电在 优点 。同时 ,针对非并网风电系统 ,提出了电压分级 电网中占有率的不断增长 ,对电网的稳定和电能质 控制策略 ,不仅实现高耗能负载 、储能装置和并网变 量造成严重的威胁 。国内外研究人员提出了许多方 换器等多个终端负载的功率协调控制 ,而且还大大 案 ,试图克服风电并网的技术障碍 ,但 目前都限于对 降低了风电系统与电网的功率交换 。 问题的改善 ,并没有解决问题的根源 ,风电对电网的 贡献难以超过 1/ 10 已成为一个世界性的难题 。 1 　系统结构 大规模非并网风电理论的提出 ,给风电在全球 图 1 给出了基于直流电网非并网风电系统的基 范围内的快速发展提出了一条新的道路[78 ] 。所谓 本结构 ,它是由多台风力发电机组及其控制系统组 非并网风电,简言之 ,即风电系统的终端负载不再是 成的风电场 、直流输电系统 、高耗能终端负载 、储能 单一的电网 ,主要负载是一系列能适应风电特性的 系统 、交流电网接口、控制系统和通信线路等构成的 高耗能产业及其他特殊领域 ,如以电解铝为重点的 一个辐射状多端直流系统 。各台风力发电机组按最 有色冶金工业 、氯碱工业 、大规模海水淡化 、制氢等 , ( )