【摘要】：提出了一種將儲能裝置接入傳統(tǒng)雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)背靠背變換器直流側的新型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng),通過對已有的背靠背變換器實施功率控制策略,可以有效地抑制風速隨機化引起的風力發(fā)電系統(tǒng)并網點輸出功率的波動。在分析系統(tǒng)構成及功能的基礎上,提出了背靠背變換器相應的功率控制策略,并根據所建立的新型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的控制模型,在EMTDC/PSCAD仿真環(huán)境以及3kW雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺下進行了詳細的研究和分析。研究結果表明,在風速波動的情況下該系統(tǒng)能夠按照優(yōu)化控制策略得到平滑的功率輸出,實現(xiàn)風速的去隨機化過程。
【圖文】：

圖１傳統(tǒng)雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)框圖Ｆｉｇ．１ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ從端口特性分析，若將雙饋式感應發(fā)電機和背靠背變換器作為一個整體考慮（如虛線框所示），該系統(tǒng)可看成一個單輸入單輸出系統(tǒng)。進一步從能量流動的凈功率概念出發(fā)，風力機從風能中轉換得到的隨風速波動的機械功率Ｐｍ在忽略各種損耗后，即為風力發(fā)電系統(tǒng)并網點輸出功率：ＰＡ＝Ｐｍ（１）新型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)是將儲能裝置接入傳統(tǒng)雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)背靠背變換器直流側，如圖２所示。圖２新型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)框圖Ｆｉｇ．２ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｎｏｖｅｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ從端口特性的能量流動關系分析，若仍然將雙饋式感應發(fā)電機和背靠背變換器作為一個整體考慮，新型系統(tǒng)則可看成為一個雙輸入單輸出的系統(tǒng)。其輸入是風力機提供的機械功率和儲能裝置提供的補償功率的疊加，輸出為并網點功率。儲能系統(tǒng)既提供ＲＳＣ按最大風能跟蹤控制要求所需的轉差功率，又能通過ＧＳＣ對并網點提供補償的有功功率。從能量流動的凈功率概念出發(fā)，，此時并網點輸出有功功率可表達為：ＰＡ＝Ｐｍ＋Ｐｅｓｓ（２）式中：Ｐｅｓｓ為儲能裝置提供的補償功率。從式（１）、式（２）可以看出，傳統(tǒng)的雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中由風速引起的機械功率波動必然會導致并網點輸出功率的波動；而新型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中，控制儲能裝置與電網交換的有功功率可對傳統(tǒng)方式下并網點的功率波動進行補償，從而有可能在并網點獲得平穩(wěn)的輸出功率。另一方面，從背靠背變換器所能控制的功率流動情況來看，如圖２所示，并網點Ａ的有功功率流動

１傳統(tǒng)雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)框圖Ｆｉｇ．１ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ從端口特性分析，若將雙饋式感應發(fā)電機和背靠背變換器作為一個整體考慮（如虛線框所示），該系統(tǒng)可看成一個單輸入單輸出系統(tǒng)。進一步從能量流動的凈功率概念出發(fā)，風力機從風能中轉換得到的隨風速波動的機械功率Ｐｍ在忽略各種損耗后，即為風力發(fā)電系統(tǒng)并網點輸出功率：ＰＡ＝Ｐｍ（１）新型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)是將儲能裝置接入傳統(tǒng)雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)背靠背變換器直流側，如圖２所示。圖２新型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)框圖Ｆｉｇ．２ＢｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｎｏｖｅｌＤＦＩＧｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ從端口特性的能量流動關系分析，若仍然將雙饋式感應發(fā)電機和背靠背變換器作為一個整體考慮，新型系統(tǒng)則可看成為一個雙輸入單輸出的系統(tǒng)。其輸入是風力機提供的機械功率和儲能裝置提供的補償功率的疊加，輸出為并網點功率。儲能系統(tǒng)既提供ＲＳＣ按最大風能跟蹤控制要求所需的轉差功率，又能通過ＧＳＣ對并網點提供補償的有功功率。從能量流動的凈功率概念出發(fā)，此時并網點輸出有功功率可表達為：ＰＡ＝Ｐｍ＋Ｐｅｓｓ（２）式中：Ｐｅｓｓ為儲能裝置提供的補償功率。從式（１）、式（２）可以看出，傳統(tǒng)的雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中由風速引起的機械功率波動必然會導致并網點輸出功率的波動；而新型雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中，控制儲能裝置與電網交換的有功功率可對傳統(tǒng)方式下并網點的功率波動進行補償，從而有可能在并網點獲得平穩(wěn)的輸出功率。另一方面，從背靠背變換器所能控制的功率流動情況來看，如圖２所示，并網點Ａ的有功功率流動又
【作者單位】： 國網湖南省電力公司經濟技術研究院;華中科技大學電氣與電子工程學院;
【基金】：國家自然科學基金重點項目(50837003) 國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)資助項目(2009CB219701)~~
【分類號】：TM614

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本文編號：2546855