带储能的双馈风力发电系统控制策略

孔超

摘要：一般双馈风力发电系统并网运行时转子侧变换器采用功率外环、电流内环的控制策略，控制向电网输送的功率，而独立运行时则采用电压外环、电流内环的控制策略保证负载电压的幅值和频率满足负载要求。双馈风力发电系统变换运行模式就需要切换系统的控制策略，可是切换控制过程需要检测孤岛和检测时间等问题，这就给风力发电系统的稳定运行带来影响。

关键词：带储能；风力发电；控制策略；

风力发电是大规模利用清洁能源的有效途径，由于其在减轻环境污染、改善能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用，越来越受到世界各国的重视。近年来，风力发电技术取得了长足的进步和发展，大规模、大容量的风电场在世界各地相继投产。但由于风电机组的输出功率主要受风速、气压、温度等多方面影响，因此经常发生波动。当风电接入容量达到一定比例时，其输出功率的随机波动将给电力系统的稳定运行带来一些负面影响，如频率不稳定、电压闪变和跌落、谐波污染等，特别是当系统备用容量不足时，影响更加明显。

1新型双馈风力发电系统的构成功能分析

1.1传统的双馈风力发电系统结构中，双馈风力发电系统的交流电源主要是背靠背的结构电压变换器组成，从端口特性分析感应发电机和背靠背的变换器的运行，需要根据系统的输出系统做好合理能量流动的功率概念分析，针对风力风能转换，保证随风速的机械功率，不能损耗风力发电系统并网点输出功率问题。

1.2从端口特性的能量流动关系分析中，要将双馈感应发电机和背靠背的变换器作为一个整体考虑分析，提高针对风力机械功率和储能装置补偿认识，保障系统并网功率高效的运行，优化储能系统的转换功率分析，通过针对并网的补偿功率分析，提高能量流动的功率概念认识，保证并网带输出点功率提高。

1.3在传统的双馈风力发电系统中，要提高风速引起的机械公路波动管理，根据新型双馈风力发电系统做好控制管理装置，提高电网交换功能和传统方式并网点功率波动补偿，提高平稳输出功率，保障新型双馈风力发电系统合理运行。

2新型双馈风力发电系统功率控制策略分析

2.1针对双馈式的感应发电机输出要提高功率，采用合理高频信号处理系统，将剩余的低频部分做好部分网点功率转换，保障系统运行合理性，提高双馈风力发电系统变换器的协调控制工作。优化控制好储能装置和电网交换功率认识，保障补偿功率机械发电机交换合理性，实现对于并网点的输出功率平滑期望值管理。通过GSC控制策略实现对于控制目标的管理，对于波动的双馈式的感应发电机要提高功率输出的补偿，在实际输出电网中，增加针对有功功率网点的补偿，提高功率指令管理，根据系统框架提高电网电压定向矢量控制，实现对于并网功率和无功功率解耦控制工作。

2.2合理利用RSC控制策略，采用最大风能跟踪控制好定子端口有功功率指令值，实现风能最大转换利用效率，采用双馈式感应发电机提高磁场矢量控制策略管理，保障解耦控制高效性，最大风能控制好算法确定，优化无功功率指令运行，提高功率高校管理，保障电流控制器高校运行。端口的特性的流量流动关系分析中，要合理将双馈感应提高发电机变换器的整体考虑，利用新型系统提高针对双输入单输出系统管理，根据风力系统的机械功率实现对于储能提供一定功率补偿叠加，保障储能系统提供良好的风能跟踪，实现对于转差的功率认识，优化风能补偿功率，从能量的流动功率概念中优化针对网点输出功率表达。及时处理好双馈风力发电系统风速的机械功率波动，针对新型的风力发电习系统做好合理控制储能装置工作，及时交换功率传统网点波动补偿工作，优化并网点的平稳性。

2.3针对仿真分析中，要做好及时双馈风力发电系统分析，在风速变化条件下稳定处理好功率输出工作，根据实际风速变化做好仿真处理，精确的描述风速的随机性和间歇性特点，优化基本风、阵风和随机风的风速情况，控制好阵风持续时间、渐变风持续时间和随机风表面的情况，控制好风力发电波动。并网点功率要根据给定发生阶段变化处理好公路跟踪情况，在系统指令功率情况下，做好准确根据实际功率分析，提高储能装置的风电系统仿真工作，处理好阶段变化功率问题。做好并网点公路每个阶段的变化实际情况功能处理，在实际功率变化中要能准确做好跟踪给定变化处理工作，满足功率调节响应要求管理，同时需要做好并网点的给定实际功率问题处理，在直流电压储能装置输出电流的波形中，做好合理功率调节，保持电压始终都可以在储能装置输出电流中，符合系统能量流动运行。

2.4试验分析中要切实提高平台电动机和同轴连接的直流发电机控制工作，保障异步电动机双馈式感应发电良好运行，直流发电机工作中电动机的工作状态一般需要做好合理模拟，提高每个储能单元良好运行，保障直接和直流母线相互连接，根据统计数据分析有效控制风速变化导致电机速度变化问题。通过手动调节直流原动机转换，保障感应发电机良好运行和输出公路变化，优化带储能的双馈风力发电系统试验合理波形问题。

3带储能的双馈风力发电系统枋真实验

3.1实验环境。为了说明本次提出的带储能的双馈风力发电系统策略运行的效果，现应用仿真实验算例说明。现设双馈发电机为1.5MW，基本风速为8m/s，对应的风电输入电网功率参考值为0.4，基准值为1.5MW，。设仿真风速在4m/s内功率可在0.2~0.6中取值，设定储能系统功率为0.2，即0.3MW，设定RSC周期控制时间为1min，经计算可得10min跨度容量为50kW#H。输入参数获得仿真实验结果。

3.2实验结果。（1）不同风速下功率控制的仿真结果。应用国外设定的风力四分量模型，将风力设定为基本风、阵风、渐变风、随机风。在未安装储能装置以前电网功率的波动极大，电网功率、定子功率、GSC功率的数值呈现极大的离散性。储能装置可有效的控制定子功率、GSC功率数值，使电网功率能保持一定的稳定性，除了在随机风速下，电网功率波动起伏较为频繁外，在基本风、阵风、渐变风的环境中，电网功率使终较为平稳。（2）总输出功率指令改变后的仿真结果。为了说明总输出功率指令改变后，是否会影响带储能的双馈风力发电系统运行的效果，现将原总输出指令0.35变为0.55。

3.3电网电压扰动的仿真结果。

图1：总输出功率指令改变后的仿真结果

从图1的仿真数据显示，即使将原总输出指令0.35变为0.55电网功率控制效果依然平稳，实验结果意味着应用带储能的双馈风力发电系统，可以灵活的改变总输出功率，它是一套可以满足功率输出变化的风力发电系统。电网在运行时，会出现种种故障，令风电输入到电网的功率下降，在原动力功率不变的情形下，如果强行要求发电机转子思速，可能导致直流母线过电压，令风力发电系统出现短路现象，风力发电系统的安全将出现问题。现应用风电并网干扰的方式了解带储能的双馈风力发电系统能否在电网出现各类干扰的情况下稳定总功率。通过实验得出结论未带储能的双馈风力发电系统在到干扰时，总功率输出变化极大，而带储能的双馈风力发电系统在遇到干扰时，2s遇到干扰，2.3s即回复正常，在2.0~2.3s之间功率也相对较为平稳。应用了带储能的双馈风力发电系统可有效的控制GSC和RSC数值，给予最佳的无功补偿，保持双馈风力发电系统的稳定性。

总之，针对储能系统加背靠背的变换器的直流新型双馈风力发电系统分析，需要做好针对背靠背的变换器的实施功率控制，有效抑制风速变化情况，保障风力发电系统并网点高效运行，通过仿真和试验结果分析可以看出，需要在系统运行中不断提高风速波动的情况分析，按照一定系统优化模式提高针对系统有效控制，保障系统稳定性和动态响应能力提高。

参考文献：

[1]杨晓艳.双馈风电场无功电压协调控制策略.2016.

[2]胡玲.储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景分析.2017.