来源：快猛电池 发布日期：2026-05-16 09:03:04

摘要：随着大量变速风电机组大规模并网，削弱了电网体系的转动惯量，体系频率越来越难操控，函待处理变速风力发电机组调频功用规模推行与规程拟定，本文经过从风电场、风机设备两层操控网的改造，介绍了风力发电机组使用虚拟转动惯量、变速变桨距、下垂操控完结调频的战略，在实验成果中总结出风力发电调频操控的特点及对立，指出了未来风力发电调频操控发展方向。

关键词：变速风机；风力发电；一次调频；风电AGC

一、前言

因为传统的变速风电机组操控体系使其机械功率与体系电磁功率解耦，风力机转子无法对体系频率改动做出快速有用的呼应，因此传统的变速风电机组几乎没有为体系奉献其转动惯量。因此，我国内蒙古、新疆等地的大量变速风机的并网削弱了电网转动惯量，这类电网频率越难操控。

传统电源的频率呼应操控较成熟，如何使用风力发电进步电力体系的频率安稳性己成为一项重要而迫切的任务，然而，风电频率呼应的功用及电网对风电频率呼应的要求依然空白，是未来风力发电大规模并网使用及其在电力体系占到必定份额函待处理的问题。

二、风电一次调频操控完结战略

风电AGC体系是由风电场、风机设备两层操控构成的。其中，风电场层：负责实时监测全部机组运转状态，依据体系调度要求对各飓风电机组下发风电场层调度指令；风机设备层：依据风电场层下发的有功调度指令，经过操控转速及变桨机构使功率输出安稳，完结风电机组负荷操控。为完结一次调频操控功用，需使用风电场操控战略中主动发电操控体系（AGC）把频率误差转换为下垂操控的指令下发至风机，改动机组出力到达调频意图。从风电AGC的两层操控分别进行战略改造，可以从不同视点完结风电一次调频功用。

2.1改造风电场层主动发电操控渠道

作为机组层的主动发电操控，既然具有依据调度指令改动出力的才能，所以可依据丈量设备测得的实时频率信号确定调频负荷变量，把该负荷变量叠加至AGC方针指令，然后完结风电机组一次调频负荷呼应，并需进步主动发电操控体系的调理速度和呼应时刻，且依据实验剖析的需求进步数据记载的频次。

2.1.1进步AGC操控体系指令刷新速率

电力调度对风力发电厂的发电负荷没有速率要求，风电场为了下降操控体系使用率使负荷操控刷新频率操控在较低值，经过风机操控体系指令刷新时刻由之前的10秒修改至不大于1秒，进步操控体系刷新频率，到达进步操控体系调理速率的方针，为调频完结供给了负荷分配履行通道。故可使用进步了调理速率的AGC操控体系完结风力发电的一次调频功用。

2.1.2进步历史数据精度便于操控优化

实验风场的历史数据库为节省成本，风场的历史数据记载精度并不需求太高要求，进行一次调频实验时，有必要进步历史数据记载的精度，或在实验期间架设高精度实验数据记载仪器，便于后期进行实验数据剖析。

2.2改造风机设备层操控

相关于机组层改造，设备层操控改造需求重新组建一套风机负荷分配履行体系，充分发挥风机惯量与变速变桨距操控办法，基于叶片应力与寿命核算，经过调试相关参数在确保安全运转的前提下进步各风机变负荷速率，具有一次调频快速呼应负荷改动的才能。

风电机组选用虚拟转动惯量、变速变桨距、下垂操控时，其转速不受操控，假如依据操控指令开释的转子动能过大，容易导致风电机组转速过低而产生切机[1]。经过直接操控风电机组转速开释其转子动能，这样既能为体系供给短暂的调频功率，也能确保风电机组的安全运转[2]。

2.2.1变速变桨距操控

变速变桨距操控战略中，风机在低于额外风速区域依照变速定桨距方法运转，而在高于额外风速区域转换为变桨距方法。在变桨距过程中，调理器的最高调理速率受到必定约束。发电机有功功率参考值的核算公式为：

式中，为发电机有功功率参考值；为风电机组约束的最大出力；为风电场调度指令。

变速变桨距操控方法能在电网频率改动时改动调理器桨距视点快速呼应调频负荷，风场在限功率方法下将具有更强的调频才能，这种操控战略不仅进步了风能使用率，而且可以依据需求快速改动风机功率约束方法下负荷以完结风力发电机组的一次调频功用。

选用减载限功率操控战略参加体系频率调整的风电机组，当其减载2%运转时可以为体系供给最多的调频容量，此刻，风电机组能在其15%的运转时刻内供给比同容量惯例同步发电机更多的调频容量，且在一年时刻内，风电机组只需损耗其0.08%捕获功率，可为体系供给等容量同步发电机组五分之一的调频容量约3200MJ。所以，关于大范围内的多个风电场而言，因为广阔地理分布的各个区域的风速具有互补性，然后有用提升其调频才能。

2.2.2风场负荷分配操控

因为单飓风电机组额外容量与惯例同步发电机比较要小得多，风电场往往由数十台乃至上百飓风电机组组成。参加体系频率调整中不仅需求与电力体系中的元件彼此和谐，而且还要求优化内部大量的风电机组之间的操控战略。

当某一节点有功负荷忽然添加时，体系频率下降，各机组首先开释转子中存储的部分动能来阻尼频率下降，然后经过一次调频按各自的频率误差设定和谐负荷变量。当风电场得到参加调频的功率指令后，需将它分配给其他风电机组一起承当。关于具有多台发电机组的电力体系，频率的调整由全体系中有调整才能的发电机组彼此和谐，一起承当有功负荷的突增量。

2.3风电与惯例电源和谐配合

一般情况下，风电参加体系频率快速调整的持续时刻一般只要数十秒。在其退出体系频率调整后，惯例发电机组假如仍依照风电机组参加调频时的工况进行有功操控，将大大推迟体系的频率康复速度。在具有风电参加的调频体系中，需求让惯例发电机感知风电机组的存在，在其二次调频的指令叠加风电承当的调频功率，依照相应的调频误差系数将风电机组承当的调频功率尽早的分配给相应的惯例同步发电机组承当，有利于抑制风电退出调频后导致的频率跌落，加速体系频率康复的速度。所以在开释惯量或桨距角改动等方法完结一次调频作用后，风电机组需求为下个频率呼应做能量储藏，这段时刻存在的风电机组反调缺量需求火电、水电等传统电源来平衡。

三、风电一次调频效果

依据某风场完结该操控战略不断优化得出的实验成果剖析，风电机组的惯性时刻参数为3~12s，转子转速可以异步运转到0.85pu；比照惯例发电机组的惯量时刻常数一般为4~18s，转子转速可以跌落至0.95pu。从而得出以下结论：

（1）选用改造风机设备层的操控战略开释风电机组的转子动能参加体系频率调整，风电机组具有比等容量同步发电机更强的调频才能。

（2）选用改造风电场层主动发电操控渠道的操控战略，负荷惯性时刻参数达30秒以上，但具有愈加安稳的设备运转及更强的和谐风场各风机操控才能。

（3）因为风速具有随机波动性及调频频繁动作将削减设备使用寿命等原因，风电机组调频才能将受到了其转速、换流器保护以及操控战略的多重约束。

所以需求和谐改造风机设备层与风电场层AGC渠道，只要依据不同机型规划出有针对性地优化两者联系的操控战略，才能在确保风机安全安稳的运转的前提下到达目前电网调频需求，合适处理当时风机操控战略规划中呈现的调理速率与安全安稳、电网需求与风场利益的对立。