风电频率辅助控制的发展需求及意义

武汉大学电气工程学院　李世春　邓长虹



风电频率辅助控制的发展需求及意义

武汉大学电气工程学院李世春邓长虹

【摘要】阐述了风电发展现状，分析了高风电渗透率条件下电力系统存在频率安全稳定运行风险。对此，介绍了国内外对风电参与有功-频率调节的研究现状和电网运行导则。最后提出了关于该问题的未来研究方向和具体技术问题。

【关键词】风电；渗透率；电力系统；有功-频率特性；风电频率辅助控制

风电作为最主要绿色、可再生能源，是应对全球能源危机、环境恶化等问题的有效手段和方式，近年来也取得了迅猛发展。据世界风能协会统计，截止2014年底，全球和中国风电装机容量分别达3.69亿千瓦和1.146亿千瓦，较2013年底同比增长16%和25.37%，在我国和全球范围内，风电均呈现出大规模、高增速的发展态势[1]。随着风电持续快速增长、并网渗透率不断提高，电力系统电源结构正发生着变化，传统火、水电虽依然占据主导，但风电也逐步替代越来越多常规电源在电力系统中占据更加重要的地位，并对电力系统运行产生愈加突出的影响[2]。其中，有功-频率安全稳定问题首当其冲。现阶段，我国具有大容量机组、大规模风电基地经特高压输电通道送电的运行模式，这使得大机组、重要联络线发生故障，并引发系统大功率缺额条件下频率事故的安全隐患增加。目前，我国大部分风电场仍按最大功率跟踪方式运行，不具备有功调频能力，这无疑将加重频率事故的严重程度。对此，在GB/T 19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》中，也对其有功-频率调节能力提出了要求：应具备参与电力系统调频、调峰和备用的能力；应配置有功功率控制系统；当总出力大于20%额定容量时，应具有有功功率连续平滑调节能力；应能够自动执行调度下达有功功率控制指令[3]。在含高风电渗透率或局部高渗透率的欧洲及北美地区，电力系统频率事故产生的动态频率安全问题更加突出，对关于风电参与有功-频率调节及电力系统频率特性问题早已引起了广泛关注，并开展了大量的理论研究，制定了详细的电网导则[4-5]，在相关课题及电力系统工程实际中走在前沿[6]。

针对风电渗透率不断提高、电力系统引发频率安全事故概率增加的不利形势，应用风电频率辅助控制技术解决频率安全问题是未来电力系统发展的必然需求, 含风电频率辅助控制服务的动态频率特性研究也将是电力系统所要面临的新课题。同时，在GB/T 19963-2011中，也早就规定风电场应具有类似同步发电机的有功/频率调节特性，风电并网规模持续增加必将推进该技术规定的实施。鉴于此，围绕含风电的电力系统频率特性问题，开展风电虚拟惯性控制方法研究、风电一次调频辅助控制方法研究、电力系统频率安全稳定与风电渗透率计算、含风电频率辅助控制的电力系统频率响应等值模型构建与参数识别等研究工作，可对未来含风电电力系统频率问题研究奠定基础，并提供相关理论依据和

技术支撑，具有研究前瞻性。

参考文献

[1]Global Wind Report 2014.[R/OL].[2015].http:// www.gwec.net/wp-content/uploads/2015/03/GWEC_Gl obal_Wind_2014_Report_LR.pdf.

[2]中电联规划与统计信息部.全国并网风电装机容量首次突破1亿千瓦[EB/OL].[2015-3-20].http:// www.cec.org.cn/guihuayutongji/gongxufenxi/dianliyun xingjiankuang/2015-03-20/135494.

[3]GBT_19963-2011,风电场接入电力系统技术规定[s].

[4]EirGrid. EirGrid Code Ver5.0 (Wind Grid Code Only)[R/OL].[2013].http://www.eirgrid.com.

[5]Entso-e.Requirements for Grid Connection Applicable to all Generators-working draft[R/OL]. [2012]. https://www.entsoe.eu.

[6]SUN Yuanzhang,ZHANG Zhaosui, LI Guojie, et al.Review on frequency control of power systems with wind power penetration[C]//Proceedings of the 2010, HangZhou,China,1-8.

李世春（1984—），男，博士研究生，讲师，主要研究方向：含新能源电力系统运行与控制。

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