风电场有功功率控制综述

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.2018.042

发电技术 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (3): 268-276.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.2018.042

风电场有功功率控制综述

樊新东¹(),杨秀媛¹(),金鑫城²

¹ 北京信息科技大学自动化学院, 北京市海淀区 100192
² 国网北京亦庄供电公司, 北京市大兴区 100176

收稿日期:2018-03-06 出版日期:2018-06-30 发布日期:2018-07-27
作者简介:樊新东(1993),男,硕士研究生,研究方向为控制工程与新能源发电, 1160823904@qq.com|杨秀媛(1962),女,副教授,主要从事含新能源的电力系统分析与规划方面的研究工作, yangxy0912@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(51377011)

An Overview of Active Power Control in Wind Farms

Xindong FAN¹(),Xiuyuan YANG¹(),Xincheng JIN²

¹ School of Automation, Beijing Information Science & Technology University, Haidian District, Beijing 100192, China
² State Grid Beijing Yizhuang Power Supply Company, Daxing District, Beijing 100176, China

Received:2018-03-06 Published:2018-06-30 Online:2018-07-27
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(51377011)

摘要/Abstract

摘要：

由于风电具有随机性、波动性和反调峰特性，高比例的风电并入电网会对电力系统的稳定性和安全性造成很大的冲击，因此有必要对风电场有功功率输出进行控制，减少风电功率的波动性，提高输出功率的平滑性；同时，随着装机容量的不断增加，造成大量的弃风现象，风电场的控制模式由传统的最大功率点跟踪（maximum power point tracking，MPPT）模式向限功率控制模式转变。基于弃风限电以及风电并网的控制要求这2个背景，分析了控制风电场有功功率的必要性，从单机功率控制和场站级功率控制2个层面出发，以场站级功率控制为侧重点，归纳总结了当前风电有功功率控制的研究现状，总结出不同控制方式的控制特点及不足之处，并对其研究方向进行了展望。

关键词: 风电场, 风电机组, 有功功率控制, 最大功率点跟踪(MPPT)

Abstract:

Due to the randomness, volatility and anti peak characteristics of wind power, a high proportion of wind power penetrating into the power grid will have a great impact on the stability and security of the power system. Therefore, it is necessary to control the active power of the wind farm to reduce the fluctuation and improve the smoothness of the output power. With the increasing installed capacity, a large number of wind curtailment occur, and the control mode of wind farm is changed from the traditional maximum power point tracking (MPPT) mode to the limit power control mode. The necessity of controlling the active power of the wind farm was analyzed, based on the backgrounds of the control requirements of the wind power connected to power grid and curtailment. Starting from the single machine power control and station level power control, taking the station level power control as the emphasis, the research status of active power control of wind power was summarized. The control characteristics and shortcomings of different control methods were summarized, and research directions were prospected.

Key words: wind farm, wind turbine, active power control, maximum power point tracking(MPPT)

樊新东,杨秀媛,金鑫城. 风电场有功功率控制综述[J]. 发电技术, 2018, 39(3): 268-276.

Xindong FAN,Xiuyuan YANG,Xincheng JIN. An Overview of Active Power Control in Wind Farms[J]. Power Generation Technology, 2018, 39(3): 268-276.

参考文献

1	龙辉, 黄晶晶. "十三五"燃煤发电设计技术发展方向分析[J]. 发电技术, 2018, 39 (1): 13- 17.
2	曾洪瑜, 史翊翔. 燃料电池分布式功能技术发展状况与展望[J]. 发电技术, 2018, (2): 165- 170.
3	陶佳, 丁腾波, 宁康红, 等. 智慧能源战略框架及全过程实施方案[J]. 发电技术, 2018, 39 (2): 129- 134.
4	马世英, 王青. 大规模新能源集中外送系统源网协调风险及仿真评估[J]. 发电技术, 2018, (2): 112- 117.
5	国家电网公司. Q/GDW 392-2009国家电网公司风电场接入电网技术规定[S]. 2009.
6	王成山. 微电网分析与仿真理论[M]. 北京: 科学出版社, 2013.
7	周双喜. 风力发电与电力系统[M]. 北京: 中国电力出版社, 2011.
8	叶杭冶. 风力发电机组监测与控制[M]. 北京: 机械工业出版社, 2011.
9	谷峰.基于双馈机组风电场的功率控制研究[D].济南:山东大学, 2009.
10	卜树坡, 程磊, 刘昊. 风电场功率控制策略的研究[J]. 电测与仪表, 2016, 53 (14): 51- 55.
11	尹东阳.变速变桨距风力发电机组功率优化控制研究[D].衡阳:南华大学, 2014.
12	姚兴佳, 侯世旭, 王晓东, 等. 3 MW双馈式风电机组变桨控制策略优化研究[J]. 可再生能源, 2013, 31 (2): 30- 33.
13	张晴晴.双馈风力发电机组功率平滑控制策略研究[D].北京:华北电力大学, 2015.
14	田强.双馈风力发电机组有功功率平滑控制研究[D].兰州:兰州理工大学, 2013.
15	张梅, 何国庆, 赵海翔, 等. 直驱式永磁同步风力发电机组的建模与仿真[J]. 中国电力, 2008, 41 (6): 79- 84.
16	尹明, 李庚银, 张建成, 等. 直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略[J]. 电网技术, 2007, 31 (15): 61- 65.
17	廖勇, 何金波, 姚骏, 等. 基于变桨距和转矩动态控制的直驱永磁同步风力发电机功率平滑控制[J]. 中国电机工程学报, 2009, 29 (18): 71- 77.
18	王伟.永磁直驱式风电机组有功功率预测控制研究[D].北京:华北电力大学, 2016.
19	Rodriguez-amendo J L , Arnalte S , Burgos J C , et al. Automatic generation control of a wind farm with variable speed wind turbines[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2007, 17 (2): 279- 284.
20	惠晶, 顾鑫. 大型风电场的集中功率控制策略研究[J]. 华东电力, 2008, 36 (6): 57- 62.
21	Femandeza L M , Garcia C A . Comparative study on the performance of control systems for doubly-fed induction generator(DGIG) wind turbines operating with power regulation[J]. Energy, 2008, 33 (2): 1438- 1452.
26	Yao X, Su X, Tian L, Wind turbine control strategy at lower wind velocity based on neural network PID control[C]//International Workshop on Intelligent Systems and Applications, 2009.ISA2009.Wuhan, China:IEEE, 2009:1-5.
23	邹见效, 李丹, 郑刚, 等. 基于机组状态分类的风电场有功功率控制策略[J]. 电力系统自动化, 2011, 35 (24): 28- 32.
24	张立新, 高桂兰. 风电场有功功率控制策略研究[J]. 电气工程学报, 2013, (6): 28- 31.
25	林俐, 谢永俊, 朱晨宸, 等. 基于优先顺序法的风电场限出力有功控制策略[J]. 电网技术, 2013, 37 (4): 960- 966.
26	李聪.风电场有功优化控制策略研究[D].北京:华北电力大学, 2013.
27	邹见效, 袁炀, 黄其平, 等. 风电场有功功率控制降功率优化算法[J]. 电子科技大学校报, 2011, 40 (6): 882- 886.
28	梅华威, 米增强, 李聪, 等. 采用机组风速信息动态分类的风电场有功控制策略[J]. 中国电机工程学报, 2014, 34 (34): 6058- 6065.
29	肖运启, 贺贯举. 大型风电机组限功率运行特性分析及其优化调度[J]. 电力系统自动化, 2014, 38 (20): 18- 25.
30	汤奕, 王琦, 陈宁, 等. 采用功率预测信息的风电场有功优化控制方法[J]. 中国电机工程学报, 2012, 32 (34): 1- 7.
31	刘晓光, 吕渤林. 弃风条件下考虑机群电价差异的风电场控制策略[J]. 发电技术, 2018, 39 (1): 49- 52.
32	刘钟淇, 买晢旭, 孙浩, 等. 以风电场经济运行为目标的有功优化控制[J]. 风力发电, 2017, (2): 1- 6.
33	Guo Y, Wang W, Tang C Y, et al. Model predictive and adaptive wind farm power control[C]//Proceedings of the 2013 American Control Conference. Washington, DC: IEEE, 2013: 2890-2897.
34	孙钒.风电场场站级有功功率优化控制研究[D].北京:华北电力大学. 2016.
35	叶林, 任成, 李智, 等. 风电场有功功率多目标分层递阶预测控制策略[J]. 中国电机工程学报, 2016, 36 (23): 6327- 6336.
36	孙钒, 张建华. 风电场场站级降功率控制策略优化研究[J]. 现代电力, 2016, 33 (5): 12- 17.
37	叶希, 鲁宗相, 乔颖, 等. 风火联运源端系统有功优化运行分层协调思路[J]. 电力系统自动化, 2014, 38 (20): 1- 8.
38	沈春.多时间尺度下考虑机组变桨动作优化的风电场有功控制系统研究[D].南京:南京理工大学, 2017.

[1]	王进钊, 严干贵, 刘侃. 基于交替方向隐式平衡截断法的直驱风电场次同步振荡分析的模型降阶研究[J]. 发电技术, 2023, 44(6): 850-858.
[2]	孙财新, 张波, 唐巍, 周昳鸣, 付明志, 秦猛, 郭小江. 海上风电机组国产化研究与实践[J]. 发电技术, 2023, 44(5): 696-702.
[3]	康佳乐, 余浩, 段瑶, 陈武晖, 王丹辉. 风电场次同步振荡等值建模方法研究[J]. 发电技术, 2022, 43(6): 880-891.
[4]	陈晓光, 杨秀媛, 王镇林, 王浩扬. 考虑多目标优化模型的风电场储能容量配置方案[J]. 发电技术, 2022, 43(5): 718-730.
[5]	李铮, 郭小江, 申旭辉, 汤海雁. 我国海上风电发展关键技术综述[J]. 发电技术, 2022, 43(2): 186-197.
[6]	徐彬, 薛帅, 高厚磊, 彭放. 海上风电场及其关键技术发展现状与趋势[J]. 发电技术, 2022, 43(2): 227-235.
[7]	张智伟, 张建平, 刘明, 纪海鹏, 诸浩君, 周圣荻. 芦潮港海上风资源变化特性分析[J]. 发电技术, 2022, 43(2): 260-267.
[8]	杨舟, 杨仁炘, 施刚, 张建文. 一种用于多端直流输电系统交流故障穿越的新型控制策略[J]. 发电技术, 2022, 43(2): 268-277.
[9]	张永蕊, 阎洁, 林爱美, 韩爽, 刘永前. 多点数值天气预报风速和辐照度集中式修正方法研究[J]. 发电技术, 2022, 43(2): 278-286.
[10]	李亚光, 李蒙. 基于深度小世界神经网络的风电机组异常检测[J]. 发电技术, 2021, 42(3): 313-321.
[11]	赵海川, 芦彦东, 郑浩康, 邢作霞. 低压微网中小型直驱永磁风电机组低电压穿越技术研究[J]. 发电技术, 2020, 41(6): 659-666.
[12]	刘厦, 孙哲, 仇梓峰, 胡炎. 基于简单线性迭代聚类优化的无人机图像去雾算法及其在风电场中的应用[J]. 发电技术, 2020, 41(6): 608-616.
[13]	于永军,王利超,张明远,肖仕武,张馨元. 基于阻抗特性多项式拟合的直驱风电机组次同步振荡稳定判据[J]. 发电技术, 2020, 41(4): 429-436.
[14]	朱月,沙俊民,赵静. 含不同机组风电场低电压穿越能力仿真研究[J]. 发电技术, 2020, 41(3): 328-333.
[15]	范丽霞,蔡瑞强,张欢畅,魏远,田恬,胡斌. 电压型虚拟同步发电机控制策略下的双馈风电机组阻抗及次同步振荡特性[J]. 发电技术, 2019, 40(5): 434-439.

风电场有功功率控制综述

An Overview of Active Power Control in Wind Farms

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价