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风力发电系统柔性控制技术

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第一部分风力发电系统柔性控制概述 2

第二部分有功输出控制的柔性化 5

第三部分无功输出控制的柔性化 8

第四部分基于惯性响应的柔性控制 10

第五部分基于调频响应的柔性控制 13

第六部分基于电压响应的柔性控制 16

第七部分柔性控制技术面临的挑战 19

第八部分风电柔性控制技术发展趋势 21

第一部分风力发电系统柔性控制概述

关键词

关键要点

风力发电系统的柔性控制挑战

1.风资源的不确定性：风速和风向不断变化，导致风力发电输出的不稳定和不可预测性。

2.电网频率波动：风电场并网后，风电出力波动会影响电网频率，特别是当可再生能源渗透率较高时。

3.故障的脆弱性：风力发电系统容易受到故障影响，例如变速箱、发电机或输电线路故障，这会导致系统断开和电网安全隐患。

风力发电系统柔性控制目标

1.平滑风电输出：减少风速波动对风电场输出的影响，提高风电场的可预测性和稳定性。

2.支撑电网频率：参与电网一次调频和二次调频，稳定电网频率并减轻频率波动。

3.提高系统稳定性：通过提高风力发电系统的惯量、阻尼和故障穿越能力，增强系统的稳定性。

风力发电系统柔性控制方法

1.惯量仿真技术：通过安装虚拟惯量装置或旋转质量，增加风力发电系统的惯量，提高频率支撑能力。

2.阻尼控制技术：通过微网控制器或主动滤波器，抑制系统的振荡和提高阻尼特性。

3.故障穿越控制技术：通过低电压穿越控制、频率穿越控制和相位锁定环控制，增强风力发电系统在故障下的穿越能力。

风力发电系统柔性控制趋势

1.多时间尺度的柔性控制：开发涵盖不同时域的柔性控制策略，满足电网不同时域的稳定性要求。

2.人工智能与机器学习：利用人工智能技术提高柔性控制的智能化、自适应性和鲁棒性。

3.分布式柔性控制：采用分布式控制方法，增强风力发电系统的自主性和协调性。

风力发电系统柔性控制前沿

1.混合柔性控制：结合惯量仿真、阻尼控制和故障穿越控制技术，实现全面而高效的柔性控制。

2.虚拟同步发电机技术：将风力发电机建模为虚拟同步发电机，赋予其与传统发电机相似的特性和控制能力。

3.储能系统集成：利用储能系统作为辅助控制手段，增强风力发电系统的柔性控制能力。

风力发电系统柔性控制概述

柔性控制概念

柔性控制是指通过调整发电机或功率电子器件的工作方式，以增强风力发电系统对电网动态事件的响应能力，从而提升系统的稳定性和电网兼容性。

柔性控制目标

风力发电柔性控制的目标包括：

*惯量响应：提供与传统旋转机组相似的惯量，以应对电网频率扰动。

*电压支撑：在电网电压下降时，提供无功补偿，以稳定电压。

*功率控制：快速调整有功和无功功率输出，以满足电网需求变化。

*故障穿越：在电网故障条件下，保持系统稳定并快速恢复发电。

柔性控制技术

实现柔性控制主要采用以下技术：

1.双馈异步发电机(DFIG)

*保留了异步发电机的惯性和短路容忍能力。

*通过并联变流器调节转子电流，实现有功和无功功率控制。

*可提供一定程度的惯量响应和电压支撑。

2.全功率变流器(FC)

*采用电力电子器件实现发电机与电网的连接。

*完全可控功率输出，可实现瞬时有功和无功功率控制。

*具有很强的惯量响应和电压支撑能力。

3.虚拟同步发电机(VSG)

*通过仿真传统的同步发电机行为，实现柔性控制。

*使用电力电子器件控制发电机输出，以模仿同步发电机的惯性和电压支撑特性。

柔性控制应用

柔性控制在风力发电系统中广泛应用，包括：

1.低电压穿越

*在电网电压下降时，提供无功补偿，以支撑电压稳定。

*可防止电压崩溃和倒闸保护动作。

2.频率支撑

*在电网频率下降时，提供虚拟惯量，以平滑频率变化。

*有助于维持电网稳定性和防止大范围停电。

3.电力质量优化

*通过快速无功功率控制，抑制电网谐波和电压波动。

*提高电网供电质量和设备可靠性。

4.故障穿越

*在电网故障条件下，通过有功和无功功率控制，保持系统稳定。

*防止风力发电系统脱网或加剧电网故障。

研究进展

风力发电柔性控制技术仍在不断发展，研究热点包括：

*提高惯量响应能力

*优化电压支撑性能

*提升故障穿越能力

*降低控制成本

*探索新的柔性控制技术

第二部分有功输出控制的柔性化

关键词

关键要点

主动电力输送控制

1.利用功率电子变流器调节风力发电机的有功输出，实现主动电力输送。

2.通过改变逆变器侧的电压幅值或相位角，控制风力发电机的有功出力。

3.消