劉磊

[摘 要]風(fēng)力發(fā)電機組自動化并網(wǎng)運行的過程中，會對電網(wǎng)造成一定的影響。為此，除確保風(fēng)力發(fā)電機組滿足自動化并網(wǎng)運行的要求之外，還應(yīng)采取有效的控制策略，降低對并網(wǎng)運行的影響。基于此點，從風(fēng)力發(fā)電機組自動化并網(wǎng)運行的基本要求入手，提出風(fēng)力發(fā)電機組自動化并網(wǎng)運行的有效控制策略。

[關(guān)鍵詞]風(fēng)力發(fā)電機組;自動化;并網(wǎng)運行;控制

一、風(fēng)力發(fā)電機組自動化并網(wǎng)運行的基本要求

風(fēng)能作為一種可再生能源，其具有分布范圍廣、儲量大、對環(huán)境無污染等特點，基于這一前提，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)獲得了快速發(fā)展，現(xiàn)已日漸成熟。風(fēng)力發(fā)電機組（以下簡稱風(fēng)電機組）的裝機容量逐年遞增，在電網(wǎng)中所占的比例越來越大。由于風(fēng)電機組并網(wǎng)運行時，會對電網(wǎng)造成一定的影響。因此，所有需要自動化并網(wǎng)運行的風(fēng)電機組均必須滿足如下要求：

（一）風(fēng)電機組有功功率

風(fēng)電機組應(yīng)當(dāng)具備參與電力系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰及備用的能力，并且應(yīng)當(dāng)配備性能完善的有功功率控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要具備自動調(diào)節(jié)有功功率的能力;當(dāng)風(fēng)電機組的有功功率達(dá)到總額定出力的20%以上時，各機組應(yīng)當(dāng)能夠自動對有功功率進行連續(xù)、平滑地調(diào)節(jié)，而且應(yīng)當(dāng)可以參與電力系統(tǒng)有功功率的控制;風(fēng)電機組應(yīng)當(dāng)可以接收并自動執(zhí)行電力系統(tǒng)調(diào)度中心下達(dá)的有功功率控制指令;風(fēng)電機組在正常運行的情況下，在風(fēng)電并網(wǎng)及風(fēng)速增長時，風(fēng)電機組有功功率的變化情況，應(yīng)符合電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行的要求，有功功率變化的限值應(yīng)由電力系統(tǒng)調(diào)度中心按接入頻率的調(diào)節(jié)特性進行確定，有功功率變化的允許限值如下表所示。

（二）風(fēng)電機組功率預(yù)測

風(fēng)電機組在自動化并網(wǎng)運行的過程中，功率預(yù)測應(yīng)當(dāng)滿足這些基本要求：風(fēng)電機組應(yīng)當(dāng)配備性能完善的功率預(yù)測系統(tǒng)，且該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有短期和超短期功率預(yù)測的功能，應(yīng)每間隔15min自動向電力系統(tǒng)的調(diào)度中心上報未來一段時間內(nèi)的功率預(yù)測曲線，同時應(yīng)每天按規(guī)定上報次日0-24時內(nèi)的功率預(yù)測曲線。

（三）風(fēng)電機組無功容量

為最大限度地降低風(fēng)電機組自動化并網(wǎng)運行對電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性造成的影響，風(fēng)電機組的無功容量應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：

1.無功電源

風(fēng)電機組應(yīng)當(dāng)滿足功率因數(shù)在超前0.95-滯后0.95這一區(qū)間范圍內(nèi)的動態(tài)可調(diào)性，如果風(fēng)電機組的無功容量無法滿足電力系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)需要時，必須加裝無償補償裝置。

2.無功容量配置

在對風(fēng)電機組的無功容量進行配置時，除了應(yīng)當(dāng)遵循基本平衡的原則之外，還應(yīng)與檢修備用的要求相符;如果是直接并網(wǎng)運行的風(fēng)電機組，配置的無功容量應(yīng)當(dāng)能夠?qū)€路中感性無功和的一半進行補償;配置的無功補償裝置類型應(yīng)當(dāng)與風(fēng)電機組實際并網(wǎng)情況相符，具體可通過無功電壓的研究進行確定。

二、風(fēng)力發(fā)電機組自動化并網(wǎng)運行的有效控制策略

目前，國內(nèi)風(fēng)電機組常用的并網(wǎng)運行方式有空載并網(wǎng)運行、負(fù)載并網(wǎng)運行以及孤島并網(wǎng)運行。在上述并網(wǎng)運行方式中，空載并網(wǎng)運行的控制過程相對比較簡單，并且容易實現(xiàn)。因此，空載并網(wǎng)的應(yīng)用較為廣泛。

（一）空載并網(wǎng)運行的原理分析

風(fēng)電機組空載并網(wǎng)運行前，發(fā)電機的定子端會形成一條開路，而轉(zhuǎn)子側(cè)則會自動接入雙PWM（脈沖寬度調(diào)制）變流器，并由變流器負(fù)責(zé)為發(fā)電機提供正常運轉(zhuǎn)所需的勵磁電流。同時，對轉(zhuǎn)子側(cè)的輸入電壓進行改變，以此來達(dá)到調(diào)節(jié)定子側(cè)電壓的目的。當(dāng)風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)速較小時，發(fā)電機的轉(zhuǎn)差率比較大。因此，不宜進行并網(wǎng)操作，若是進行并網(wǎng)控制，則會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓升高，將嚴(yán)重影響電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。而在風(fēng)速高于切入風(fēng)速時，可通過變流器對轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓進行調(diào)節(jié)，這樣便能控制定子電壓，使其達(dá)到并網(wǎng)運行要求。為確保風(fēng)電機組能夠順利并網(wǎng)運行，可以采用矢量控制法中的模糊PI控制策略。

（二）并網(wǎng)運行控制策略

模糊控制技術(shù)具有非常突出的優(yōu)勢，如無需精確的數(shù)學(xué)模型、魯棒性強、容錯能力強等，由此使得該技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。但是模糊控制器的精度并不是很高，并且還無法消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。PI控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特點，但PI參數(shù)的整定值并不是全局最優(yōu)。因此，為了提升控制效果，本文提出一種模糊PI控制的方法，這種控制方法兼具模糊控制技術(shù)和PI控制器的優(yōu)點，可在線對PI參數(shù)進行整定，并且能夠消除穩(wěn)定誤差。

綜上所述，為最大限度地減輕風(fēng)電機組自動化并網(wǎng)運行對電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性造成的影響，必須保證風(fēng)電機組滿足并網(wǎng)運行的要求。同時，應(yīng)采取合理可行的控制策略，對風(fēng)電機組并網(wǎng)運行進行有效控制。

參考文獻：

[1]張冬冬，韓順杰，于佳文，等.雙饋風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)運行控制及仿真[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（6）：84-86.

[2]居鑫.雙饋風(fēng)力發(fā)電機組柔性并網(wǎng)及低電壓穿越技術(shù)研究[D].重慶理工大學(xué)，2018.

[作者單位]

中國大唐集團新能源股份有限公司西南公司

（編輯：劉莉琴）