基于分段频率变化率的风电机组一次调频控制策略

单煜; 汪震; 周昌平; 刘瑞煦; 梁丹琦

doi:10.7500/AEPS20211102002

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基于分段频率变化率的风电机组一次调频控制策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于分段频率变化率的风电机组一次调频控制策略
- Control Strategy of Primary Frequency Regulation for Wind Turbine Based on Segmented Rate of Change of Frequency
- 电力系统自动化 2022年46卷第11期页码：19-26
- 作者机构：
  
  浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市310027
- 作者简介：
  
  单煜(1998—)，男，博士研究生，主要研究方向：新能源控制。
  汪震(1976—)，男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统稳定和控制、柔性直流输电和新能源发电。E-mail：z.wang@zju.edu.cn
  周昌平(1994—)，男，博士研究生，主要研究方向：电力系统稳定与分析、新能源控制。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52077196)
- DOI：10.7500/AEPS20211102002
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-11-02，
  
  修回日期：2021-12-21，
  
  网络出版日期：2022-03-07，
  
  纸质出版日期：2022-06-10
- 稿件说明：
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单煜,汪震,周昌平等.基于分段频率变化率的风电机组一次调频控制策略[J].电力系统自动化,2022,46(11):19-26.

SHAN Yu,WANG Zhen,ZHOU Changping,et al.Control Strategy of Primary Frequency Regulation for Wind Turbine Based on Segmented Rate of Change of Frequency[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(11):19-26.
单煜,汪震,周昌平等.基于分段频率变化率的风电机组一次调频控制策略[J].电力系统自动化,2022,46(11):19-26. DOI： 10.7500/AEPS20211102002.

SHAN Yu,WANG Zhen,ZHOU Changping,et al.Control Strategy of Primary Frequency Regulation for Wind Turbine Based on Segmented Rate of Change of Frequency[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(11):19-26. DOI： 10.7500/AEPS20211102002.

摘要

为了便于风电机组参与一次调频，提出了一种基于分段频率变化率(ROCOF)的风电机组一次调频自适应控制方法。将ROCOF分为3个区间，在ROCOF小和中两区间内采用变下垂综合惯性控制，在大区间采用改进短时功率增发控制。在改进短时功率增发控制中，设计了功率整形函数来调节风电机组功率增发量，从而适应不同的ROCOF值。采用含双馈风电机组的四机两区域模型验证所提策略的有效性，在不同扰动场景下，将基于ROCOF的自适应控制方法与自适应惯性控制方案进行比较，结果表明前者的调频性能优于后者。

Abstract

In order to facilitate the participation of wind turbines in primary frequency regulation

an adaptive control method for primary frequency regulation of wind turbines based on the rate of change of frequency (ROCOF) is proposed. The ROCOF is divided into three intervals; the variable droop integrated inertial control is adopted in the small and medium ROCOF value ranges; and the improved short-term power over-generation control is adopted in the large value range. In the improved short-term power over-generation control

a power shaping function is designed to adjust the over-generation power of wind turbines

which can well adapt to different ROCOF values. A four-unit two-area model with doubly-fed wind turbines is used to validate the effectiveness of the proposed strategy. In different disturbance scenarios

the ROCOF-based adaptive control method is compared with the adaptive inertial control scheme

and the results show that the frequency regulation performance of the former is better than that of the latter.

关键词

Keywords

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文云峰，杨伟峰，林晓煌 . 低惯量电力系统频率稳定分析与控制研究综述及展望［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 9 ）： 211 - 222 .

WEN Yunfeng ， YANG Weifeng ， LIN Xiaohuang . Review and prospect of frequency stability analysis and control of low-inertia power systems ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 211 - 222 .

陈宇航，王刚，侍乔明，等 . 一种新型风电场虚拟惯量协同控制策略［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 5 ）： 27 - 33 .

CHEN Yuhang ， WANG Gang ， SHI Qiaoming ， et al . A new coordinated virtual inertia control strategy for wind farms ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 5 ）： 27 - 33 .

KIM Y ， KANG M ， MULJADI E ， et al . Power smoothing of a variable-speed wind turbine generator in association with the rotor-speed-dependent gain ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2017 ， 8 （ 3 ）： 990 - 999 .

施静容，李勇，贺悝，等 . 一种提升交直流混合微电网动态特性的综合惯量控制方法［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 2 ）： 337 - 345 .

SHI Jingrong ， LI Yong ， HE Li ， et al . A comprehensive inertia control method for improving the dynamic characteristics of hybrid AC-DC microgrid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 337 - 345 .

ULLAH N R ， THIRINGER T ， KARLSSON D . Temporary primary frequency control support by variable speed wind turbines—potential and applications ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2008 ， 23 （ 2 ）： 601 - 612 .

HAFIZ F ， ABDENNOUR A . Optimal use of kinetic energy for the inertial support from variable speed wind turbines ［J］. Renewable Energy ， 2015 ， 80 ： 629 - 643 .

KANG M ， MULJADI E ， HUR K ， et al . Stable adaptive inertial control of a doubly-fed induction generator ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 6 ）： 2971 - 2979 .

张祥宇，朱正振，付媛 . 风电并网系统的虚拟同步稳定分析与惯量优化控制［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 8 ）： 2922 - 2932 .

ZHANG Xiangyu ， ZHU Zhengzhen ， FU Yuan . Virtual synchronous stability analysis and optimized inertia control for wind power grid-connected system ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 8 ）： 2922 - 2932 .

潘文霞，全锐，王飞 . 基于双馈风电机组的变下垂系数控制策略［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 11 ）： 126 - 131 .

PAN Wenxia ， QUAN Rui ， WANG Fei . A variable droop control strategy for doubly-fed induction generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 11 ）： 126 - 131 .

范冠男，刘吉臻，孟洪民，等 . 电网限负荷条件下风电场一次调频策略［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 7 ）： 2030 - 2037 .

FAN Guannan ， LIU Jizhen ， MENG Hongmin ， et al . Primary frequency control strategy for wind farms under output-restricted condition ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 7 ）： 2030 - 2037 .

乔颖，郭晓茜，鲁宗相，等 . 考虑系统频率二次跌落的风电机组辅助调频参数确定方法［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 3 ）： 807 - 815 .

QIAO Ying ， GUO Xiaoqian ， LU Zongxiang ， et al . Parameter setting of auxiliary frequency regulation of wind turbines considering secondary frequency drop ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 3 ）： 807 - 815 .

林俐，李晓钰，王世谦，等 . 基于分段控制的双馈风电机组有功-频率控制［J］. 中国电力， 2012 ， 45 （ 2 ）： 49 - 53 .

LIN Li ， LI Xiaoyu ， WANG Shiqian ， et al . An active power-frequency control strategy of a DFIG based on subsection control ［J］. Electric Power ， 2012 ， 45 （ 2 ）： 49 - 53 .

于国星，宋蕙慧，马广富，等 . 含海上风电场的VSC-MTDC系统参与电网调频的顺序控制方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 4 ）： 123 - 132 .

YU Guoxing ， SONG Huihui ， MA Guangfu ， et al . Sequence control method for VSC-MTDC system with offshore wind farm participating in frequency regulation of power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 4 ）： 123 - 132 .

DERVIŠKADIĆ A ， ZUO Y H ， FRIGO G ， et al . Under frequency load shedding based on PMU estimates of frequency and ROCOF ［C］// 2018 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe， October 21-25， 2018， Sarajevo， Bosnia and Herzegovina .

邢鹏翔，侍乔明，王刚，等 . 风电机组虚拟惯量控制的响应特性及机理分析［J］. 高电压技术， 2018 ， 44 （ 4 ）： 1302 - 1310 .

XING Pengxiang ， SHI Qiaoming ， WANG Gang ， et al . Response characteristics and mechanism analysis about virtual inertia control of wind generators ［J］. High Voltage Engineering ， 2018 ， 44 （ 4 ）： 1302 - 1310 .

丁磊，尹善耀，王同晓，等 . 考虑惯性调频的双馈风电机组主动转速保护控制策略［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 24 ）： 29 - 34 .

DING Lei ， YIN Shanyao ， WANG Tongxiao ， et al . Active rotor speed protection strategy for DFIG-based wind turbines with inertia control ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 24 ）： 29 - 34 .

YANG D J ， KIM J ， KANG Y C ， et al . Temporary frequency support of a DFIG for high wind power penetration ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 3 ）： 3428 - 3437 .

王瑞峰，高磊，谌杰，等 . 高风电渗透率下变速风电机组参与系统频率调整策略［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 15 ）： 101 - 108 .

WANG Ruifeng ， GAO Lei ， SHEN Jie ， et al . Frequency regulation strategy with participation of variable-speed wind turbines for power system with high wind power penetration ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 15 ）： 101 - 108 .

WANG S Q ， TOMSOVIC K . Fast frequency support from wind turbine generators with auxiliary dynamic demand control ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 5 ）： 3340 - 3348 .

SHI Q X ， LI F X ， CUI H T . Analytical method to aggregate multi-machine SFR model with applications in power system dynamic studies ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 6 ）： 6355 - 6367 .

国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 . 电能质量电力系统频率偏差： GB/T 15945—2008 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2008 .

General Administration of Quality Supervision ， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Power quality frequency deviation for power system ： GB/T 15945—2008 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2008 .

SCHIFFER J ， ARISTIDOU P ， ORTEGA R . Online estimation of power system inertia using dynamic regressor extension and mixing ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 6 ）： 4993 - 5001 .

AZIZI S ， SUN M Y ， LIU G Y ， et al . Local frequency-based estimation of the rate of change of frequency of the center of inertia ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 6 ）： 4948 - 4951 .

刘吉臻，姚琦，柳玉，等 . 风火联合调度的风电场一次调频控制策略研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 12 ）： 3462 - 3469 .

LIU Jizhen ， YAO Qi ， LIU Yu ， et al . Wind farm primary frequency control strategy based on wind & thermal power joint control ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 12 ）： 3462 - 3469 .

WANG-HANSEN M ， JOSEFSSON R ， MEHMEDOVIC H . Frequency controlling wind power modeling of control strategies ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2013 ， 4 （ 4 ）： 954 - 959 .

林清明，胡旭，边晓燕，等 . 基于尾流效应的海上风电场多机等值调频控制［J］. 电力建设， 2018 ， 39 （ 2 ）： 116 - 123 .

LIN Qingming ， HU Xu ， BIAN Xiaoyan ， et al . Multi-turbine equivalent frequency control considering wake effect of offshore wind farms ［J］. Electric Power Construction ， 2018 ， 39 （ 2 ）： 116 - 123 .

MILLER N W ， SANCHEZ-GASCA J J ， PRICE W W ， et al . Dynamic modeling of GE 1.5 and 3.6 MW wind turbine-generators for stability simulations ［C］// 2003 IEEE Power Engineering Society General Meeting ， July 13-17 ， 2003 ， Toronto， Canada .

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