考虑DFIG机组容量限制的风电场功率分配方法.pdf

第３８卷第２１期２０１０年１１月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶ０ｌ－３８ＮＯ．２ｌＮＯＶ．１．２０１０考虑ＤＦＩＧ机组容量限制的风电场功率分配方法黄崇鑫，张凯锋，戴先中，张冠虎（复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室，东南大学自动化学院，江苏南京２１００９６）摘要：当风电场参与系统的有功无功控制时，它将面临如何将有功无功调度指令分配到底层风电机组的问题。针对ＤＦＩＧ风电场，介绍了ＤＦＩＧ的基本有功无功解耦控制框架。考虑到ＤＦＩＧ机组的额定容量限制，根据有功可能出力大的机组所分担的有功多，有功出力多的机组所分担的无功少这一原则，采用一种简单有效的风电场有功无功分配算法，可以合理利用各台机组的有功无功容量，减少视在功率饱和。在设计分配算法时，提出一种修正有功无功指令的方案，以消除因风电场内部有功无功损耗所引起的跟踪误差。利用Ｍａｔｌａｂ／ＳｉｍｐｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ软件进行了仿真试验，仿真结果验证了该功率分配方法及修正指令方案的可行性。关键词：双馈感应电机；风电场；风力发电；有功无功分配ＡｐｏｗｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｗｉｎｄｆａｒｍｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｒａｔｅｄｃａｐａｃｉｔｙｏｆＤＦＩＧｕｎｉｔｓ——ＨＵＡＮＧＣｈｏｎｇ－ｘｉｎ，ＺＨＡＮＧＫａｉ－ｆｅｎｇ，ＤＡＩＸｉａｎｚｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＧｕａｎｈｕ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＣＳＥ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｎｄｆａｒｍｓｃｏｎｆｒｏｎｔｔｈｅｉｓｓｕｅｔｈａｔｈｏｗａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｃｏｍｍａｎｄｓａｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｍｏｎｇｔｈｅｌｏｃａｌｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｗｈｅｎｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｎｇｉｎｔｈｅａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆａｗｉｎｄｆａｒｍｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄｂｙｄｏｕｂｌｅｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ（ＤＦＩＧ），ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｂａｓｉｃｆｌａｍｅｏｆｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｆａＤＦＩＧｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｔｈａｔｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｗｉｔｈｍｏｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｂｉｌｉｔｉｅｓｓｈａｒｅｓｍｏｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｎｄｔｈｅｏｎｅｗｉｔｈｍｏｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｈａｒｅｓｌｅｓｓｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｄｏｐｔｓａｓｉｍｐｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｏｒａｗｉｎｄｆａｒｍ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｒａｔｅｄｃａｐａｃｉｔｉｅｓｏｆＤＦＩＧｕｎｉｔｓ．ＴｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｃａｐａｂｌｅｏｆｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃａｐａｃｉｔｙｏｆＧＦＩＧｒｅａｓｏｎａｂｌｙａｎｄｌｅｓｓｅｎｉｎｇｔｈｅａｐｐａｒｅｎｔｐｏｗｅｒｓａｔｕｒａｔｉｏｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｍｅｔｈｏｄｏｆｍｏｄｉｆｙｉｎｇａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｔｒａｃｋｉｎｇｅｒｒｏｒｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｌｏｓｓｏｆａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｉｎｔｈｅｗｉｎｄｆａｒｍ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ＭＡＴＬＡＢ／ＳｉｍｐｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｍａｋｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５０５０７００２ａｎｄＮｏ．６０９７４０３６）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｔｄｏｕｂｌｅｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｗｉｎｄｆａｒｍ；ｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ中图分类号：ＴＭ６１４文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４．３４１５（２０１０）２１．０２０２０６０引言随着常规能源的枯竭，可再生能源将成为未来能源的重要组成部分。由于风能其储存量大又易于形成规模，并且风力发电技术相对成熟，因此风能作为一种绿色能源在近几十年得到了广泛的开发和利用。一些容量大、可控性好的风力发电机组（如基金项目：国家自然科学基金项目（５０５０７００２，６０９７４０３６）教育部博士点基金项目（２００９００９２１１００２０）ＤＦＩＧ机组）相继投入运行，风电场容量也从过去的几十兆瓦增加到几百兆瓦。在欧洲，一些国家如丹麦、西班牙、德国等，他们的风电穿透率己到达２０％以上Ｉ。我国正在内蒙、新疆、甘肃、河北、吉林、江苏沿海等风能资源丰富的地区，筹划建设７个千万千瓦级的风电基地，这将使我国局部电网的风电穿透率迅速增加。在过去，因为风电场的容量较小，系统的风电穿透率较低，并且风电机组的可控性相对较差，调度部门通常不要求风电场参与系统的有功和无功控黄崇鑫，等考虑ＤＦＩＧ机组容量限制的风电场功率分配方法．２０３．制。在目前大规模风电场接入电网的形势下，调度部门将采取强制措施，要求风电场参与系统的有功无功控制。这一方面，由于新建的或经改造升级的风电场大多具备了有功无功控制能力；另一方面，对于一个风电穿透率较高的系统，若仅依靠传统机组来承担有功无功控制任务，将难以维持系统的频率稳定和电压稳定ｐｊ。那么，当风电场参与有功无功控制时，风电场将面临如何将有功无功调度指令合理地分配到底层风电机组的问题。文献［４】针对ＤＦＩＧ风电场，提出了比例分配算法和ＬＬ￣ｒ］积分算法，用于分配风电场的无功指令，并分析了这两种算法的优缺点。文献［５】在分析了ＤＦＩＧ风电场的有功无功控制特性之后，给出了一种风电场有功无功的比例分配算法，并且通过建立包含３台ＤＦＩＧ机组的风电场模型，进行了相应的仿真验证。文献［６】利用包含６台１．５ＭＷＤＦＩＧ机组的风电场模型，仿真分析了有功无功相互协调的比例分配算法，但在仿真试验中没有考虑风电场内的风速多样性。文献【７］基于分层控制原则给出了风电场的无功控制策略，并且提出了风电场无功指令按等功率因数分配的算法。这种分配方法虽然能够保证各ＤＦＩＧ机组的功率因数相同，但该方法可能会使风电场的一部分ＤＦＩＧ机组出现无功饱和，而另一部分机组的无功容量却没有得到充分的利用。因为按等功率因数分配就意味着有功出力多的机组无功出力多，而实际上，每台ＤＦＩＧ机组的有功无功出力受到其额定视在功率的约束。“针对ＤＦＩＧ风电场的额定容量限制，根据有功可能出力大的机组所分担的有功多，有功出力多”的机组所分担的无功少的原则，设计出风电场有功无功协调比例分配算法。这种算法既可以充分利用各机组的有功无功容量，又可以兼顾各机组的视在功率约束。同时，考虑到风电场内部的有功无功损耗问题，提出了一种风电场的有功无功指令修正方案，以消除因损耗所产生的风电场出口端的有功无功跟踪误差。针对所采用的分配算法和所提出的指令修正方案，本文建立了一个９０Ｍｗ的ＤＦＩＧ风电场仿真系统进行仿真验证。１ＤＦＩＧ机组的有功无功控制１．１ＤＦＩＧ机组的基本结构ＤＦＩＧ机组的原理结构图，如图１所示［８】ｏＤＦＩＧ主要由转子带绕组的感应电机、背靠背电力电子变换器、齿轮箱、桨距角调节器等元器件构成。在图１中，转子侧变换器（ＲｏｔｏｒＳｉｄｅＣｏｎｖｅｒｔｏｒ，ＲＳＣ）向感应电机提供交流励磁电压。通过控制励磁电压的频率、幅值、相位，可以控制感应电机的转子转速、定子的有功功率和无功功率。网侧变换器（ＧｒｉｄＳｉｄｅＣｏｎｖｅｒｔｏｒ，ＧＳＣ）用于稳定直流电容电压，同时平衡ＲＳＣ与转子交换的有功功率。在容量允许的情况下，ＧＳＣ可作为小容量的ＳＴＡＴＣＯＭ运行。图１ＤＦｌＧ的原理结构图Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆＤＦＩＧ桨距角调节器用于调节风轮机叶片的桨距角，以使风轮机运行于最佳风能捕捉状态。当风速低于额定值时，桨距角一般保持为０。以获得最佳风能系数。当风速高于额定值时，通过适当地增加风轮机桨距角度来减小风能系数，从而确保ＤＦＩＧ恒定地输出最大功率。齿轮箱用于机械能传递和变速，它将风轮机的机械能传递给感应电机的转子，并使转子获得所需的转速。’１．２ＤＦｌＧ的有功无功解耦控制在相应的旋转坐标系下，通过控制ＲＳＣ提供给转子励磁电流的有功分量和无功分量，可以实现ＤＦＩＧ机组的定子有功无功解耦控制，其常用的控制框图如图２所示ｌ９】。在图２中，将转子转速的偏差经比例积分放大后，作为ＲＳＣ的有功电流分量参考值，并将该参考值限幅在额定范围之内。与此同时，把ＤＦＩＧ的无功偏差经比例积分放大后，作为ＤＦＩＧ电网侧的电压参考值，并将其限制在额定电压范围之内。这主要是因为ＤＦＩＧ输出或吸收无功都表现为ＤＦＩＧ电网侧的电压升高或降低。然后，把ＤＦＩＧ的电网侧电压的偏差经比例积分放大后，作为ＲＳＣ的无功电流分量参考值，并对其进行限幅。此时，无功电流分量的最大容许值为【ｌｏＪ：““Ｉｍ＝，／（１ｍ）一（，）（１）“其中：，为ＲＳＣ的额定电流；ｌ＝：ｒ为有功电流分量参考值。这种限幅方法，在首先满足有功电流分量的前提下，保证了最终的转子电流参考值√（）－Ｉ－（）不会超过额定值。在获得有功电流和无功电流分量参考值之后，电力系统保护与控制参考值的跟踪通过电流控制环节和脉冲调制模块来实现。电网ｇ图２转子侧变换器控制框图Ｆｉｇ．２ＣｏｎｔｒｏｌｄｉａｇｒａｍｏｆＲＳＣ在与电网同步的旋转坐标系下，ＧＳＣ的控制框图如图３所示Ｉ。在控制ＧＳＣ的有功时，将直流电压偏差经比例积分放大后作为ＧＳＣ有功电流参考值，并将其限制在ＧＳＣ的电流额定范围之内。无功控制则是将图２中的网侧电压偏差经比例积分放大后作为ＧＳＣ的无功电流分量参考值，并对其限幅。此时，无功电流分量的最大容许值为：ｍ。ａｘ＝√“（』）一（）（２）其中：．为ＧＳＣ的额定电流；，为有功电流分量参考值。利用式（２）的限幅方法，可以保证ＧＳＣ的电流额定值，的范围之内。同样地，ＧＳＣ的电流参考值跟踪也是通过ＧＳＣ的电流控制环节和脉宽调制模块来实现。图３网侧变换器控制框图Ｆｉｇ．３ＣｏｎｔｒｏｌｄｉａｇｒａｍｏｆＧＳＣ１．３桨距角有功控制风电机组输出的有功功率主要决定于风轮机所捕获的风能，风轮机的机械功率为：１ＰＭ＝去ＡｐｖＣｐ（，）（３）式中：Ａ为叶片扫过面积；Ｐ为空气密度；ｖ为风速；为风轮机的功率系数。由式（３）可知，控制风电机组的有功输出可以通过调节风轮机的功率系数Ｃｎ来实现。风轮机桨距角是影响功率系数的重要参数，通常认为功率系数Ｃｎ随桨距角增大而减小。利用这～特性，可以通过控制风轮机的叶片桨距角来控制风电机组的有功功率输出，其控制框图如图４所示。图４桨距角控制框图Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｒｏｌｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｐｉｔｃｈａｎｇｌｅ２风电场有功无功分配策略２．１有功无功分配框架风电场有功无功的分配框架如图５所示。调度部门根据系统运行的需要，制定出针对风电场的调度计划，并将有功无功调度指令下发给风电场。风电场根据本地监控信息，利用设计好的分配算法将有功无功指令合理地分配到底层各ＤＦＩＧ机组。所设计的有功无功分配算法，首先应当避免分配给ＤＦＩＧ机组的有功无功指令超出机组的能力范围，其次要求风电场实际的有功无功出力应与调度指令相一致。底层的ＤＦＩＧ机组在接到风电场的指令后，调整各自的有功无功出力以响应风电场指令。图５风电场功率指令分配框架Ｆｉｇ．５Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｒａｍｅｏｆｐｏｗｅｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｗｉｎｄｆａｒｍ２．２有功无功的分配算法在设计风电场的有功无功分配算法时，考虑到ＤＦＩＧ机组受到额定容量的限制，为充分利用各台机组的有功无功容量和尽可能避免机组视在功率饱和，本文的分配算法主要是基于以下原则：１）有功可能出力越大的机组，风电场分配给它的有功任务越多；２）有功输出越多的机组，分配给它的无功任务则越少。根据以上原则，按比例分配的算法，则有功指令的表达式为【５Ｊ：黄崇鑫，等考虑ＤＦＩＧ机组容量限制的风电场功率分配方法一２０５一＝Ｌ（４）其中：为第ｉ台ＤＦＩＧ的有功指令；ｐＩ为第ｉ台ＤＦＩＧ的最优机械功率；’＝为风电场内各』－一”“机组的最优机械功率之和；为风电场待分配的有功指令。第ｉ台机组的最优功率输出为：ｐｔ＝÷Ａ／Ｐｉｖ￣ｏ（，）（５）式中：为风轮机的最优功率系数。由于本文所考虑的由同一类型的ＤＦＩＧ机组构成的风电场，因此在同一风电场内，空气密度Ｐｉ近似相同。各ＤＦＩＧ机组具有相同的叶片扫过面积和近似的最优功率系数ｃ（均为０。）。那么，由式（４）、（５）可得：＝＝（６）其中：＝。那么为风电场第ｉ台机组的有‘一一‘功分配ＬＬ￣，Ｊ系数。在分配无功指令时，同样根据以上原则按无功能力的大小进行比例分配，分配的表达式为：＝（７）其中：“为第ｉ台ＤＦＩＧ的无功可用容量；“∑Ｑ７＝为风电场内各机组的无功可用容量之和；为风电场待分配的无功指令。由于各机组的有功无功出力均受到其额定视在功率的限制，在优先保证有功容量的前提下，第ｉ台ＤＦＩＧ机组的最大无功容量为：＝√（）一（８）其中：为第ｉ台机组的额定视在功率；为有功输出功率。那么，由式（７）、（８）可得：其中，为第ｉ台机组的无功分配比例系数。综上所述，由式（６）可知，对于同一机组类型的风电场，风速越大的机组其有功可能出力越大，对应的有功分配比例系数越大。而从式（９）可以看出，在额定视在功率的约束下，有功出力越大的机组所分配的无功指令越少，即无功分配比例系数越小。２．３有功无功指令修正方案如果根据以上给出的有功无功分配算法，直接对调度部门下达给风电场的有功无功指令进行分配，那么由于风电场内的集电线路以及变压器存在有功无功损耗，这样将会使风电场输出的有功无功偏离调度部门下达的有功无功指令值。为了消除风电场的有功无功跟踪误差，对有功无功调度指令做如式（１０）修正：』＝＋（１０）ｌ＝＋其中：、分别为调度部门有功、无功指令：。，分别为风电场内损失的有功和无功。但实际上，要精确计算出风电场损失的有功和无功相当困难。本文提出利用ＰＩ调节器来整定出风电场的有功无功损耗，其原理框图６所示。图６风电场有功无功指令修正框图Ｆｉｇ．６Ｄｉａｇｒａｍｆｏｒｍｏｄｉｆｙｉｎｇａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｆａｒｍ利用图６所示的有功无功指令修正方案，不仅可以准确地整定出风电场内的有功无功损耗，更重要的是，通过该修正环节可以在风电场层形成闭环控制回路，这样可以增强风电场有功无功分配算法的鲁棒性，准确地跟踪调度部门的有功无功指令。３算例仿真分析３．１系统仿真模型本文利用Ｍａｔｌａｂ／ＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ软件建立了仿真试验模型，其仿真结构图如图７所示。在图７中，１１０ｋｖ母线１的短路容量为５００ＭＶＡ，母线１与公共耦合点（ＰｏｉｎｔｏｆＣｏｍｍｏｎＣｏｕｐｌｉｎｇ，ＰＣＣ）之间的架空线路长度为３０ｋｍ。风电场的额定容量为９０ＭＷ，由６０台ＧＥ１．５ＭＷ的ＤＦＩＧ机组构成，ＤＦＩＧ机组的相关参数可参阅文献［１１】。在风电场内，共有６条３５ｋＶ馈线，每条馈线包含ｌ０台风机，每台ＤＦＩＧ机组通过低压变压器与馈线相连。假设风电场风向如图７中所示，根据风电场的风向，近似认为同一条馈线上的风机风速相同。为了简化仿真系统结构，提高系统仿真速度，将每条集电线上的１０台ＤＦＩＧ机组用一台等值的ｌ５Ｍｗ的ＤＦＩＧ机组代替。．，２０６．．电力系统保护与控制一日一风向１５ＭＷＥ１５ＭＷＺ１５ＭＷＥ１５ＭＷＥ１５ＭＷＺ１５ＭＷＥＤＦＩＧ１ＤＦＩＧ２ＤＦＩＧ３ＤＦＩＧ４ＤＦＩＧ５ＤＦＩＧ６图７ＤＦｌＧ风电场仿真模型结构图Ｆｉｇ．７ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＤＦＩＧｗｉｎｄｆａｒｍ３．２系统仿真本仿真系统主要用于模拟在调度指令下发后，风电场内部有功无功的分配以及执行情况。针对风电场层的调度指令为：在０～２０Ｓ之间，风电场有功按最大出力运行，且保持单位功率运行；在２０Ｓ时，减少有功出力至４０Ｍｗ（下降速度为１０ＭＷ／ｓ），无功出力增加至２０Ｍｖａｒ（上升速度为１０Ｍｖａｒ／ｓ）；在５０Ｓ时，有功保持不变，无功减少至１０Ｍｖａｒ；在７０Ｓ时，有功重新运行在最大出力状态；在８０Ｓ后，风电场保持最大出力运行，且保持单位功率因数。ｔ／ｓ图８风电场风速Ｆｉｇ．８Ｗｉｎｄｓｐｅｅｄｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｆａｒｍ模拟图９是风电场响应有功调度指令的有功输出波形。从图９可知，在不考虑风电场内部的有功损耗而直接对有功调度指令进行分配时，风电场的有功输出与有功指令存在约２ＭＷ的偏差。而利用通过有功指令修正后，风电场有功输出能够实现稳态无偏差地响应有功调度指令。但是在响应有功指令时，有１５Ｓ左右的暂态过渡时期，这主要由风轮机桨距角的机械大惯性特性引起的。——ＡｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇＬｏｓｓ－－－＋Ａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｗｉｔｈｏｕｔｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｌｏｓｓ差。０ｌｌｌ６０≥５０≥４Ｏ３０图９风电场的有功输出Ｆｉｇ．９Ａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｗｉｎｄｆａｒｍ图１０是风电场响应无功调度指令的无功输出波形。由图１Ｏ可知，在不考虑风电场内部的无功损耗的情况下，风电场实际的无功输出和调度指令将出现约３Ｍｖａｒ的偏差，而通过无功调度指令修正后，可以消除无功的稳态误差。与有功的响应速度相比，无功的响应速度较快，这主要是因为控制ＤＦＩＧ无功输出主要是电气控制过程，通常情况下电气响应时间比桨距角的机械响应时间要短。’’。。。——Ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｌｏｓｓ≥～Ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｗｉｔｈｏｕｔｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｌｏｓｓ笔１５ｌ一０一１０图１１是风电场内六台等值风机各自的有功输出波形。结合图８所示的风速波形可知，利用本文“的有功分配算法，实现了预期的最大可能出力越”大的机组承担有功出力指令越多的有功比例分配效果。图１２是风电场内各等值ＤＦＩＧ机组的无功输出波形。结合图１０所示的各ＤＦＩＧ机组的有功输出波形可知，利用本文的无功分配算法，同样也达到了“预期的有功出力越大的机组承担无功出力指令越”少的分配效果。黄崇鑫，等考虑ＤＦＩＧ机组容量限制的风电场功率分配方法一２０７－≥善害罂矗言兰芑《图１１ＤＦＩＧ机组的有功输出Ｆｉｇ．１１ＡｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙＤＦＩＧｕｎｉｔｓ图ｌ３是各ＤＦＩＧ机组的视在功率波形。由图１３可知，各机组输出的视在功率均在额定容量（１５ＭＷ）范围之内。这表明有功无功分配算法，能够在一定程度上避免ＤＦＩＧ机组的视在功率越限。图１３风电场各机组的视在功率Ｆｉｇ．１３Ａｐｐａｒｅｎｔｐｏｗｅｒｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎｗｉｎｄｆａｒｍ４结论本文针对ＤＦＩＧ风电场，采用了一种有功无功相互协调的比例分配算法。这种分配策略可以合理地利用各台机组的有功无功容量，减少视在功率饱和。同时，考虑到风电场内的有功无功损耗问题，提出了一种风电场有功无功指令修正方案，解决了因损耗所引起的稳态跟踪误差问题。然而，本文主要是针对同一类型的ＤＦＩＧ风电场来设计有功无功分配算法，若对于混合多种风电机组的风电场，该分配方法则有待改进。同时，本文的有功无功分配算法还不是最优算法，尚不能充分考虑风电机组的各种约束实现功率最优分配。参考文献［１］ＥｒｉｋｓｏｎＰＢ，ＡｃｋｅｒｍａｎｎＴ，ＡｂｉｌｄｇａａｒｄＨ．Ｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒｍｉｏｎｗｉｔｈｈｉｇｈｗｉｎｄｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥＰｏｗｅｒ＆—ＥｎｅｒｇｙＭａｇａｚｉｎｅ，２００５，３（６）：６５７４．［２］ＷｏｒｌｄＷｉｎｄＥｎｅｒｇｙＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ．Ｗｏｒｌｄｗｉｎｄｅｎｅｒｇｙ——ｒｅｐｏｒｔ２００９［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１０－０６１５）【２０１０－０５２０１．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｗｉｎｄｅａ．ｏｒｇ／ｈｏｍｅ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ？ｏｐｔｉｏｎｃｏｍ＿ｆｒｏｎｔｐａｇｅ＆Ｉｔｅｍｉｄ１．［３１ＢｏｕｓｓｅａｕＰ，ＢｅｌｈｏｍｍｅＲ，ＭｏｎｎｏｔＥ，ｅｔａ１．Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｓｔｏａｎｃｉｌｌａｒｙｓｅｒｖｉｃｅｓ［Ｃ］．／／ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｕｎｃｉｌｏｎＬａｒｇｅＥｌｅｃｔｒｉｃＳｙｓｔｅｍｓ．Ａｒｔｏｉｓ（Ｆｒａｎｃｅ）：２００６．［４３ＴａｐｉａＡ，ＴａｐｉａＧ，ＯｓｔｏｌａｚａＪＸ，ｅｔａ１．Ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｗｉｎｄｆａｒｍｍａｄｅｕｐｗｉｔｈｄｏｕｂｌｙｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｉ［ｃ］．／／ＩＥＥＥＰｏｗｅｒＴｅｃｈＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．Ｐｏｒｔｏ（Ｐｏｒｔｕｇａ１）：２００１．［５］ＡｎｃａＤＨ，ＰｏｕｌＳ，ＦｌｏｒｉｎＩ，ｅｔａ１．Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｗｉｔｈｄｏｕｂｌｙｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ［Ｊ］．ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙ，２００６，３１（７）：９３５－９５１．［６］惠晶，顾鑫．大型风电场的集中功率控制策略研究［Ｊ】．—华东电力，２００８，３６（６）：５７６２．ＨＵＩＪｉｎｇ，ＧＵＸｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｌａｒｇｅｗｉｎｄｆａｒｍｓ［Ｊ］．ＥａｓｔＣｈｉｎａ—ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，２００８，３６（６）：５７６２．［７］王松岩，朱凌志，陈宁，等．基于分层原则的风电场无功控制策略［Ｊ］．电力系统自动化，２００９，３３（１３）：—８３８８．—ＷＡＮＧＳｏｎｇ－ｙａｎ，ＺＨＵＬｉｎｇｚｈｉ，ＣＨＥＮＮｉｎｇ，ｅｔａ１．Ａｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｗｉｎｄｆａｒｍｂａｓｅｄｏｎｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｌａｙｅｒｅｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００９，３３（１３）：８３・８８．［８］ＰｅｎａＲ，ＣｌａｒｅＪＣ，ＡｓｈｅｒＧＭ．Ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｕＵｓｉｎｇｂａｃｋ－－ｔｏ－－ｂａｃｋＰＷＭｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓａｎｄｉｔｓ—ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｏｖａｒｉａｂｌｅｓｐｅｅｄｗｉｎｄ－ｅｎｅｒｇｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｏｗｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９９６，ｌ４３（３）：２３１．３４１．［９］ＧａｇｎｏｎＲ，ＳｙｂｉｌｌｅＧ，ＢｅｒｎａｒｄＳ，ｅｔａ１．Ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｒｅａ１．．ｔｉｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｄｏｕｂｌｙ．．ｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｄｒｉｖｅｎｂｙａｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ［Ｃ］．／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓＴｒａｎｓｉｅｎｔｓ．Ｍｏｎｔｒｅａｌ（Ｃａｎａｄ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