華北電力大學(xué)新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室、國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司調(diào)度控制中心的研究人員米增強、劉力卿等，在2015年第15期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，雙饋風(fēng)電機組限電棄風(fēng)運行能夠為電網(wǎng)提供備用和頻率支撐。

　　為減小限電棄風(fēng)工況下轉(zhuǎn)速和槳距角頻繁動作致使機組產(chǎn)生的機械疲勞，提出了一種基于機組運行點轉(zhuǎn)移軌跡優(yōu)化的有功控制策略，并通過引入下垂控制使其具備了參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的功能。對限電棄風(fēng)工況下機組在不同運行點處的穩(wěn)定性進行了分析；考慮機組有功平衡、運行點穩(wěn)定性等約束條件，建立了以轉(zhuǎn)速和槳距角綜合調(diào)整量最小為目標(biāo)函數(shù)的運行點轉(zhuǎn)移軌跡優(yōu)化模型，并提出了優(yōu)化模型在出現(xiàn)不可行解時的處理機制，以獲得可行的最優(yōu)轉(zhuǎn)移軌跡；建立了機組運行軌跡和調(diào)頻控制器，并對變槳系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器的傳統(tǒng)控制策略進行了改進，使機組能夠沿最優(yōu)轉(zhuǎn)移軌跡調(diào)整有功和參與調(diào)頻。

　　仿真結(jié)果表明，利用所提控制策略能使機組在準(zhǔn)確完成限電棄風(fēng)任務(wù)并為電網(wǎng)提供頻率支撐的同時，大大減小機組轉(zhuǎn)速和槳距角的調(diào)整量。

　　據(jù)全球風(fēng)能理事會（GWEC）統(tǒng)計，截止2013年底，世界新增風(fēng)電裝機容量35,289MW，總裝機容量達到318,105MW[1]。由于風(fēng)電單方面快速發(fā)展，而電網(wǎng)建設(shè)相對滯后，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)給電網(wǎng)功率平衡和安全經(jīng)濟運行帶來的挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻，為此各國紛紛修改風(fēng)電場并網(wǎng)準(zhǔn)則，對風(fēng)電場提出了更加嚴(yán)格的要求。

　　2011年12月30日，我國頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19963-2011《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，明確提出風(fēng)電場必須具備有功功率調(diào)節(jié)能力和參與電力系統(tǒng)調(diào)頻和備用的能力[2]。德國E.ONNetz電網(wǎng)公司規(guī)定裝機容量大于100MW的風(fēng)電場必須具備參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的能力，并且調(diào)頻容量不小于裝機容量的±2%[3]。由丹麥、芬蘭、挪威和瑞典共同發(fā)布的北歐風(fēng)電場并網(wǎng)準(zhǔn)則也明確提出風(fēng)電場必須具備有功功率調(diào)節(jié)和響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的能力[4]。

　　為確保系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行，風(fēng)電場在一些時段接受電網(wǎng)調(diào)度部門命令運行于限電棄風(fēng)工況已成為常態(tài)[5-6]。風(fēng)電場限電棄風(fēng)運行無疑會產(chǎn)生損失和浪費，但風(fēng)電場通過適當(dāng)棄風(fēng)也就具備了類似于傳統(tǒng)發(fā)電中功率熱備用的能力，為風(fēng)電場參與電網(wǎng)調(diào)頻創(chuàng)造了前提，對維持系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行和推動風(fēng)電持續(xù)發(fā)展具有重要意義[7-9]。因此，有必要對限電棄風(fēng)工況下風(fēng)電機組的有功及調(diào)頻控制策略進行深入研究。

　　雙饋風(fēng)電機組（DoublyFedInductionGener-atorWindTurbines，DFIG）是目前應(yīng)用最為廣泛的機組類型，國內(nèi)外對其有功功率控制策略進行了大量研究。文獻[10,11]通過增大DFIG的轉(zhuǎn)速使其偏離最優(yōu)值，實現(xiàn)降出力運行。但受機組轉(zhuǎn)速最大值限制，該控制策略只能在低風(fēng)速工況下應(yīng)用，功率調(diào)節(jié)能力有限。

　　文獻[12,13]通過控制機組槳距角調(diào)整機組的輸出功率，但機組轉(zhuǎn)速仍根據(jù)最大風(fēng)能追蹤模塊查表控制，容易使轉(zhuǎn)速和槳距角之間產(chǎn)生不必要的重疊調(diào)整。文獻[14-17]提出將風(fēng)速分為高、中、低三段，針對不同分段采用不同控制策略，協(xié)調(diào)控制機組的轉(zhuǎn)速和槳距角以實現(xiàn)降出力運行。但對如何合理確定風(fēng)速分段以及不同分段之間控制策略的切換沒有深入研究。

　　文獻[18]對DFIG提供功率備用的多種控制策略進行了仿真對比。另外，文獻[10-18]均在所提有功控制策略的基礎(chǔ)上提出了機組參與電網(wǎng)調(diào)頻的方法。以上文獻通過調(diào)整機組轉(zhuǎn)速和槳距角均使機組能夠在限電棄風(fēng)工況下運行并為電網(wǎng)提供頻率支撐。但轉(zhuǎn)速和槳距角的頻繁動作容易使機組產(chǎn)生機械疲勞，影響其使用壽命，而以上文獻均未對這一問題進行考慮，難以應(yīng)用于實際。

　　基于上述分析，本文提出一種限電棄風(fēng)工況下雙饋風(fēng)電機組有功及調(diào)頻控制策略。基于機組運行點轉(zhuǎn)移軌跡優(yōu)化模型，該控制策略通過建立機組運行軌跡和調(diào)頻控制器，并對變槳系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器的傳統(tǒng)控制策略進行改進，以最大程度減小機組在執(zhí)行限電棄風(fēng)命令和參與電網(wǎng)一次調(diào)頻時轉(zhuǎn)速和槳距角的綜合調(diào)整量，延長機組的使用壽命。最后通過仿真驗證所提控制策略的可行性。