分散式风电机组单机调频技术研究.pdf

【分布式风电机组单机调频技术研究】 随着可再生能源的广泛应用，风力发电作为清洁能源的重要组成部分，其在电力系统中的地位日益提升。然而，传统风电机组在电网频率调节方面的能力相对较弱，无法像传统火电机组那样快速响应电网频率的变化。这使得电网对风电机组的调频需求不断增加，促使了分布式风电机组单机调频技术的研究和发展。 **研究背景** 电力系统的频率稳定性是保障电网安全运行的关键因素之一。当电网负荷变化时，电网频率会相应波动。传统的风电机组由于其自身的物理特性，无法像传统同步发电机那样提供瞬时功率调整，即无法主动增加或减少输出功率来维持电网频率稳定。因此，为了满足电网的调频需求，研究新型的调频方法成为了亟待解决的问题。 **调频方法** 1. **虚拟惯量法**：这种方法模拟了传统发电机的机械惯量，通过软件算法实现风电机组对电网频率变化的快速响应。当电网频率下降时，风电机组会在短时间内提供额外的无功功率支持，从而帮助恢复电网频率。然而，虚拟惯量法可能会导致频率的二次跌落，因为它依赖于风速的稳定性，若风速突然降低，可能导致调频效果减弱。 2. **预留功率法**：风电机组在正常运行时预留一部分功率储备，当电网频率下降时，这部分功率可以迅速释放，参与一次调频和二次调频。尽管预留功率法可以有效提高调频性能，但它减少了风电机组的满发时间，可能影响风场的整体经济效益。 3. **储能法**：通过与储能设备（如电池储能、压缩空气储能等）的结合，风电机组可以充分利用风能，同时储能系统负责电网的频率响应。储能系统可以提供稳定且长时间的频率支持，而且可以实现“削峰填谷”，平滑风电输出的不稳定性。然而，储能系统的初始投资成本较高，且不同类型的储能设备有不同的效率和寿命，如锂电池效率高但寿命有限，压缩空气储能效率随规模增大而提升，但可能存在地理限制。 **储能法的应用实例** - **江苏金坛盐穴储能项目**：该项目利用盐穴进行压缩空气储能，总容量达60MW，储能时间为5小时，体现了大规模储能对电网频率控制的潜力。 - **张北风光储能，锂电池项目**：采用锂电池储能，项目规模为9MW/27MWh，展示了电池储能快速响应的特点，适用于短时频率调节。 **总结** - **虚拟惯量法**：无需额外硬件投入，但可能引发频率二次跌落。 - **预留功率法**：可参与一次和二次调频，但可能减少风场收益。 - **储能法**：提供稳定频率响应，具备削峰填谷功能，但增加成本。 选择合适的调频策略需综合考虑风电机组的运行特性、电网需求、经济效益以及储能技术的成熟度。通过技术创新和优化，分布式风电机组有望在未来电力系统中发挥更大的作用，同时确保电网频率的稳定。