计及频率约束的风电最大接入比例研究

随着风力发电渗透率不断提高,既对系统频率特性产生不利影响,也从很大程度上限制了风电机组的最大接入比例。该文从提升电网所能够容纳风电机组比例的核心问题出发,研究系统频率扰动下的风电机组惯量响应,提出高比例渗透风电参与系统频率控制的需求及对策。从3个层面揭示了风电机组惯量响应特性,包括机组物理结构差异、电磁转矩与频率的关系以及转子动能利用效率。以IEEE-39节点系统为例,明确了频率问题成为制约该系统风电接入比例的约束条件,并据此提出风电参与系统频率控制的需求。提出了高渗透率风电参与系统频率控制的对策。通过附加虚拟惯量控制和下垂控制,可以使得风电机组具备短时频率支撑和长期频率调节能力。系统受扰后的频率变化率、最低值和准稳态频率都明显改善,有助于在实现保障电网安全运行的同时提升风电接入比例。