随着传统能源的日益短缺和可再生能源的不断发展,由小型分布式能源组成的微电网受到广泛的关注。大多数分布式能源,如光伏、风电等均通过电力电子变流器变换电能,其大量接入会降低系统转动惯量,对电力系统的频率稳定性造成影响。而孤岛运行的微电网,失去大电网作为支撑,其频率调节问题变得突出。要提高微电网孤岛运行时的频率稳定性,有必要深入研究风电机组的频率控制策略,使其主动响应频率变化。
目前,针对风电机组的有功控制,国内外学者提出通过虚拟惯量控制参与频率调节,增强系统惯量,并采用超速或桨距角控制为系统提供持续的有功支撑。
通常风电机组释放转子动能有三种实现方式:虚拟惯量控制、方波式惯量控制和限转矩控制。
近年来,储能设备得到了迅速的发展和应用。在含风电的电力系统中,利用储能辅助系统频率调节可实现储能灵活地吸收和释放有功功率。因此除了利用风电机组自身的调节能力,可增加如飞轮、蓄电池、超级电容器等储能辅助风电机组参与微电网频率调节。
上海电力大学电气工程学院的研究人员在孤岛运行的微电网中采用双馈感应风力发电机(Doubly Fed Induction Generator, DFIG)限转矩控制的惯量控制方法,针对DFIG在转速恢复过程中产生的二次频率跌落问题,提出一种风储联合调频的控制策略。
图1 微电网结构
该策略首先利用限转矩控制作为DFIG的惯量响应方法,快速释放转子的旋转动能,短期支撑频率,为了改善限转矩控制在DFIG转速恢复期间的频率二次跌落问题,在DFIG退出频率调节后由储能为频率提供后续支撑。通过风储联合频率调节,能够有效改善限转矩控制产生的频率二次跌落问题,增强频率的动态调节能力。最后在孤岛运行的10kV微电网模型中仿真分析证明,所提的风储联合调频控制策略能够提高孤岛运行微电网的频率动态调节能力。
以上研究成果发表在2019年第23期《电工技术学报》,论文标题为“基于限转矩控制的风储联合调频控制策略”,作者为赵晶晶、李敏、何欣芹、朱仁杰。