【摘要】：在傳統(tǒng)黑啟動電源匱乏的電網(wǎng)中,采用風電場作為黑啟動電源是一種有益的嘗試。風電場采用虛擬慣量控制方式可避免風電機組轉(zhuǎn)速與頻率解耦導(dǎo)致的頻率支撐能力不足問題,從而有效提升風電場作為黑啟動電源過程中的系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。通過對風電場黑啟動場景下傳統(tǒng)虛擬慣量策略的適應(yīng)性分析,文中提出了一種新的頻率協(xié)同控制策略。首先,針對實際工程背景提出了一種以柴油發(fā)電機作為配套小容量支撐電源的風電場黑啟動方法,并分析了風電場黑啟動的關(guān)鍵問題及其過程。其次,通過附加功率外環(huán)控制和跟蹤曲線切換控制在不同啟動階段的柔性切換,且輔以槳距角參與調(diào)節(jié)的頻率響應(yīng)策略,提出了一種基于虛擬慣量的頻率協(xié)同控制策略。最后,通過PSCAD仿真驗證了所提策略的合理性和先進性。
【圖文】：

研究工作，江蘇電網(wǎng)現(xiàn)有黑啟動電源點包括了蘇北地區(qū)的徐州黑啟動電站和蘇南地區(qū)的溧陽沙河抽水蓄能電站、宜興抽水蓄能電站。蘇北地區(qū)鹽城、南通兩市近海風電資源極為豐富，通過調(diào)研選取合適的風電場和火電廠進行黑啟動試驗，，將有效推動風電場作為黑啟動電源的相關(guān)理論及實踐研究。圖1江蘇電網(wǎng)黑啟動電源和風電資源分布情況Fig．1Existingblack-startgeneratorsandwindpowersourcesinJiangsuProvince風電機組出力波動性較大，且由于采用電流控制策略，其無法主動建立并維持孤立小系統(tǒng)的電壓和頻率，同時大型輔機啟動過程會帶來孤網(wǎng)電壓和頻率穩(wěn)定問題。從實際工程角度出發(fā)，本文的風電機組為永磁直驅(qū)風電機組，選擇柴油發(fā)電機作為配套小容量啟動電源，同時配以靜止無功發(fā)生器以維持啟動過程電壓穩(wěn)定，其系統(tǒng)示意圖如圖2所示。風電場黑啟動的具體過程如下。1)采用柴油發(fā)電機向風電場35kV側(cè)母線進行供電，在黑啟動過程中作為主參考源，為孤立小系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓幅值和頻率參考。2)對靜止無功發(fā)生器的電容器及其控制系統(tǒng)進行充電，啟動靜止無功發(fā)生器，為孤立小系統(tǒng)提供無功電壓支撐。3)利用柴油發(fā)電機對永磁直驅(qū)風電機組的輔機系統(tǒng)進行供電，當風速滿足啟動條件時，風電機組開始捕獲風能，分別對機側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器進行控制，實現(xiàn)對35kV側(cè)母線的功率傳遞。4)受低功率運行穩(wěn)定因素限制，風電機組通過變槳控制，最低可將網(wǎng)側(cè)出力限制為10%～20%額定功率，對饋線上若干風電機組的輔機系統(tǒng)供電，以達到孤立小系統(tǒng)功率平衡的目的。5)通過多臺風電機組的啟動，進一步擴大孤立小系統(tǒng)的容量，當風電場啟動容量達到一定規(guī)模時，開始對出口線路和變壓器進行充電，恢復(fù)臨近火電廠的輔機，最終啟動具有一定容量的帶基礎(chǔ)負荷的火?

火電廠進行黑啟動試驗，將有效推動風電場作為黑啟動電源的相關(guān)理論及實踐研究。圖1江蘇電網(wǎng)黑啟動電源和風電資源分布情況Fig．1Existingblack-startgeneratorsandwindpowersourcesinJiangsuProvince風電機組出力波動性較大，且由于采用電流控制策略，其無法主動建立并維持孤立小系統(tǒng)的電壓和頻率，同時大型輔機啟動過程會帶來孤網(wǎng)電壓和頻率穩(wěn)定問題。從實際工程角度出發(fā)，本文的風電機組為永磁直驅(qū)風電機組，選擇柴油發(fā)電機作為配套小容量啟動電源，同時配以靜止無功發(fā)生器以維持啟動過程電壓穩(wěn)定，其系統(tǒng)示意圖如圖2所示。風電場黑啟動的具體過程如下。1)采用柴油發(fā)電機向風電場35kV側(cè)母線進行供電，在黑啟動過程中作為主參考源，為孤立小系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓幅值和頻率參考。2)對靜止無功發(fā)生器的電容器及其控制系統(tǒng)進行充電，啟動靜止無功發(fā)生器，為孤立小系統(tǒng)提供無功電壓支撐。3)利用柴油發(fā)電機對永磁直驅(qū)風電機組的輔機系統(tǒng)進行供電，當風速滿足啟動條件時，風電機組開始捕獲風能，分別對機側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器進行控制，實現(xiàn)對35kV側(cè)母線的功率傳遞。4)受低功率運行穩(wěn)定因素限制，風電機組通過變槳控制，最低可將網(wǎng)側(cè)出力限制為10%～20%額定功率，對饋線上若干風電機組的輔機系統(tǒng)供電，以達到孤立小系統(tǒng)功率平衡的目的。5)通過多臺風電機組的啟動，進一步擴大孤立小系統(tǒng)的容量，當風電場啟動容量達到一定規(guī)模時，開始對出口線路和變壓器進行充電，恢復(fù)臨近火電廠的輔機，最終啟動具有一定容量的帶基礎(chǔ)負荷的火電機組。圖2風電場作為電源的黑啟動系統(tǒng)示意圖Fig．2Schematicdiagramoftheblack-startsystemtakingthewindfarmasapowersource2虛擬慣量策略適應(yīng)性分析2．1虛擬慣量原理對于常規(guī)同步發(fā)電機組，忽略
【作者單位】： 東南大學電氣工程學院;國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司;江蘇方天電力技術(shù)有限公司;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(51577030) 江蘇省科技計劃項目(BY2016076-03)~~
【分類號】：TM614

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本文編號：2540023