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风电场AGC 系统接收上位机控制指令以后以风电场内风电机组的运行状态(包括启停状态、实时出力等)、瞬时电网频率、调度机构有功控制指令曲线为边界条件对所有风电机组下达有功功率分配指令,以此完成上位机下达的指令。
三、有功控制问题探讨
在稳态运行工况下,风电场/ 风电机组的有功功率控制特性在风电机组变桨系统、风电机组控制系统和风电场AGC 系统的共同作用下都能满足上文所描述的并网规程要求。但有功功率的控制精度和控制速率因风的不可控性/ 随机性问题、控制信号的通讯速率问题、功率控制执行机构的动作速度问题和风电场并网点的电气特性(短路容量大小等)等因素的影响使风电场/ 风电机组的有功功率很难达到精确值,很难跟常规电源媲美。另外,因风电固有的功率波动特性,其输出电能质量也很难跟常规电源竞争。阵风、台风等特殊风况所带来的有功功率大幅波动等不利影响应如何避免也值得进一步探讨。
至于有功功率预报精度,目前的国内外技术现状只能使其达到85% ,难以进行突破。
对有功功率平滑控制和惯性能量控制而言,这些技术要求都是以风电场有功功率控制能否适应电网频率变化为主要目的。目前,市场上流行的风电机组都没有实施风电机组本地的有功功率平滑控制,也没有实现风电机组惯性响应控制特性。这主要是因为几个主要矛盾:
(一)成本问题:风电机组本地的功率平滑控制所需的储能等设备的成本不低;另外,这些要求并不是所有风电规程之要求,如中国就没有这类要求,可见用一种风电机组配置满足大多数风电规程之要求会带来很大的成本代价;
(二)得不偿失:风电机组本地的功率平滑控制所需的特定控制策略(如变流器对输出有功功率波动的阻尼控制等)会影响到风电机组的功率曲线,有可能导致违约;
(三)惯性能量控制这种新的技术要求并非所有风电规程所要求的,不足以引起更多风电机组制造商的足够重视。
再以风电场AGC 而言,风电场的AGC 系统也没有发挥其应有的作用,目前只起到上位机有功功率控制指令的优化分配任务,并没有实现基于风电场并网点实时频率的自动控制功能。
在暂态运行工况下,尤其是在运行方式切换的过度期间,应如何控制风电场/ 风电机组的有功功率问题需要引起各方重视。如风电机组启动和停机阶段的功率变化率控制、风电机组故障穿越期间的有功功率控制和电网故障被消除以后的有功功率恢复速度等。
结论
随着风电在电力系统中所占比重的进一步提高,电网对风电场的接入将会提出越来越严格的技术要求,甚至会要求风电场具备像常规电源一样的AGC 特性。另外,电网智能化水平的逐步发展,风电等可再生能源以分散/ 分布方式接入电网将变为常态,因而会导致各种新的技术要求和技术门槛。如加拿大Quebec 公司去年颁布的新标准要求风电机组具备惯性能量控制响应,即要求风电机组通过传动系惯性能量的提前释放来支持电网频率下陷故障的恢复。如中国电网公司西北分公司正在跟风电机组制造商探讨低电压二次穿越技术可行性问题。再如国外很多电网公司已把针对风电场的高电压穿越技术要求写进其最新版本的接入规范。
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