劉 林， 許曉艷

(1. 國(guó)網(wǎng)能源研究院， 北京 102209; 2. 中國(guó)電力科學(xué)研究院， 北京 100192)

風(fēng)電接入孤網(wǎng)后的頻率控制策略

劉 林1， 許曉艷2

(1. 國(guó)網(wǎng)能源研究院， 北京 102209; 2. 中國(guó)電力科學(xué)研究院， 北京 100192)

由于風(fēng)電場(chǎng)容量相對(duì)于孤網(wǎng)系統(tǒng)容量較大，且不具備傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻功能，風(fēng)電出力的隨機(jī)波動(dòng)特性勢(shì)必會(huì)引起孤網(wǎng)系統(tǒng)頻率的顯著波動(dòng)，嚴(yán)重影響孤網(wǎng)中設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在總結(jié)及闡述孤網(wǎng)概念及已有頻率控制方式基礎(chǔ)上，研究并建立抑制風(fēng)電接入后頻率大幅波動(dòng)現(xiàn)象的孤網(wǎng)頻率控制策略，包括三次和二次頻率調(diào)節(jié)策略，其中，三次調(diào)頻考慮風(fēng)電場(chǎng)短期和超短期出力預(yù)測(cè)進(jìn)行含風(fēng)電的協(xié)調(diào)調(diào)度，二次調(diào)頻根據(jù)系統(tǒng)頻率以及風(fēng)電場(chǎng)出力趨勢(shì)對(duì)常規(guī)電源和風(fēng)電出力進(jìn)行秒級(jí)至分鐘級(jí)的調(diào)整。最后，通過(guò)建立含風(fēng)電的孤網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真模型，仿真驗(yàn)證所提出控制策略的有效性。

風(fēng)電； 孤網(wǎng)； 頻率穩(wěn)定； 控制策略

1 引言

隨著全球氣候變暖和化石性能源危機(jī)的爆發(fā)，風(fēng)力發(fā)電作為無(wú)污染、可再生能源在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。截至到2013年底，全球范圍內(nèi)約有24個(gè)國(guó)家的裝機(jī)容量超過(guò)1GW。中國(guó)風(fēng)電仍保持著持續(xù)發(fā)展的后勁，市場(chǎng)預(yù)期良好，至2013年底，全國(guó)共有16個(gè)省(區(qū))風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)容量超過(guò)1GW[1]。

風(fēng)電的并網(wǎng)形式主要包括大規(guī)模集中接入輸電網(wǎng)和分布式接入配電網(wǎng)兩種方式，隨著風(fēng)電利用形式的多樣化，越來(lái)越多的風(fēng)電場(chǎng)將作為主要電源形式接入孤立電網(wǎng)運(yùn)行。相比于接入傳統(tǒng)大電網(wǎng)，風(fēng)電場(chǎng)接入孤網(wǎng)后將會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響，其中之一便是頻率穩(wěn)定問(wèn)題。由于風(fēng)電場(chǎng)容量相對(duì)于孤網(wǎng)系統(tǒng)容量較大，且不具備傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻功能，風(fēng)電出力的隨機(jī)波動(dòng)特性勢(shì)必會(huì)引起孤網(wǎng)系統(tǒng)頻率的顯著波動(dòng)，危及到系統(tǒng)內(nèi)各類電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。因此，研究風(fēng)電接入后的孤網(wǎng)頻率控制策略是解決風(fēng)電場(chǎng)接入孤網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)風(fēng)電接入孤網(wǎng)后系統(tǒng)頻率穩(wěn)定問(wèn)題研究還很少，文獻(xiàn)[2]提出了符合風(fēng)電孤網(wǎng)運(yùn)行原則的功率調(diào)節(jié)器核心控制算法，但該算法僅適用于負(fù)載突然變化或風(fēng)速突然變化的秒級(jí)時(shí)間尺度頻率調(diào)整，未涉及到更長(zhǎng)時(shí)間尺度二次和三次調(diào)頻；文獻(xiàn)[3,4]針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)并入孤網(wǎng)的安全穩(wěn)定裝置的配合問(wèn)題，提出適應(yīng)風(fēng)電特性的孤網(wǎng)系統(tǒng)高頻切機(jī)配置方法，但該方法僅是針對(duì)緊急情況下的頻率控制，未涉及到正常運(yùn)行時(shí)的頻率穩(wěn)定控制；文獻(xiàn)[5]通過(guò)仿真分析提出，風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模較大時(shí)會(huì)影響地區(qū)電網(wǎng)的頻率恢復(fù)，但未提出相應(yīng)的頻率穩(wěn)定策略。文獻(xiàn)[6] 針對(duì)高滲透率大規(guī)模風(fēng)電接入的孤立電網(wǎng)，提出一種風(fēng)電-儲(chǔ)能系統(tǒng)孤立電網(wǎng)控制策略，該策略僅適用于含儲(chǔ)能的孤網(wǎng)系統(tǒng)，不具有普適性。

本文在總結(jié)孤網(wǎng)定義及現(xiàn)有頻率控制方式的基礎(chǔ)上，研究并提出風(fēng)電接入孤網(wǎng)后抑制高頻現(xiàn)象的系統(tǒng)的三次和二次頻率控制策略，三次調(diào)頻策略可根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)出力預(yù)測(cè)結(jié)果將風(fēng)電納入系統(tǒng)的計(jì)劃曲線制定中，二次調(diào)頻策略在常規(guī)機(jī)組二次調(diào)節(jié)控制策略的基礎(chǔ)上，根據(jù)頻率運(yùn)行范圍確定風(fēng)電場(chǎng)是否參與調(diào)節(jié)。最后，通過(guò)仿真方法驗(yàn)證所提策略的有效性。

2 孤網(wǎng)定義及頻率控制方式

2.1 孤網(wǎng)定義

電力建設(shè)規(guī)程規(guī)定，電網(wǎng)中單機(jī)容量應(yīng)小于電網(wǎng)總?cè)萘康?%，以保證當(dāng)該機(jī)發(fā)生甩負(fù)荷時(shí)，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。根據(jù)這一判據(jù)，最大單機(jī)容量小于電網(wǎng)總?cè)萘康?%的電網(wǎng)可以稱為大電網(wǎng)，機(jī)網(wǎng)容量比大于8%的電網(wǎng)統(tǒng)稱為小網(wǎng)。孤立運(yùn)行的小網(wǎng)，稱為孤網(wǎng)，孤網(wǎng)是孤立電網(wǎng)的簡(jiǎn)稱，一般泛指脫離大電網(wǎng)的小容量電網(wǎng)。

2.2 孤網(wǎng)頻率控制方式

電力系統(tǒng)中影響系統(tǒng)頻率變化的關(guān)鍵因素主要有兩個(gè)：①負(fù)荷與發(fā)電機(jī)出力之間的不平衡量；②系統(tǒng)內(nèi)所有發(fā)電機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。孤網(wǎng)容量較小，各單臺(tái)機(jī)組和大型用電設(shè)備所占的功率比例較大，發(fā)電機(jī)組輸出功率的變化量和負(fù)荷的擾動(dòng)量相對(duì)值也較大，這將對(duì)孤網(wǎng)頻率產(chǎn)生明顯影響。而且，孤網(wǎng)中所有發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)慣量?jī)?chǔ)存的動(dòng)能和鍋爐群所具備的熱力勢(shì)能均較小，自平衡能力差，同樣的不平衡力矩會(huì)引起較大的發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速變化，即同樣的不平衡量在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致頻率出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)[7,8]。

電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整是按照負(fù)荷變化的周期和幅值大小區(qū)別對(duì)待的，一般將負(fù)荷變化分解成三種成分。第一種幅度很小，周期又很短，一般小于10s，具有隨機(jī)性質(zhì)，稱為微小變動(dòng)分量；第二種變動(dòng)幅度較大，周期大約在10s至2～3min之間，屬于沖擊性的負(fù)荷變動(dòng)；第三種是長(zhǎng)周期分量，周期大約在2～3min至10～20min之間，它是由生產(chǎn)、生活和氣象等引起的負(fù)荷變化，有其規(guī)律性，可以預(yù)測(cè)。

頻率的三次調(diào)整是針對(duì)第三種負(fù)荷變動(dòng)分量，它隨時(shí)間調(diào)整機(jī)組出力執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃，或每隔一段時(shí)間(如5min)按經(jīng)濟(jì)調(diào)度原則重新分配出力[9]。頻率的二次調(diào)整是針對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)分量，這種調(diào)整需要通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)方式改變調(diào)頻發(fā)電機(jī)的同步器(也稱調(diào)頻器)來(lái)實(shí)現(xiàn)。同步器位置的改變會(huì)平移調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，從而改變發(fā)電機(jī)出力，達(dá)到調(diào)頻的目的。如果參加調(diào)頻機(jī)組的容量足夠大，就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)。

近年來(lái)，為了提高孤網(wǎng)運(yùn)行頻率穩(wěn)定，學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究。研究結(jié)果表明，通過(guò)提高一次調(diào)頻動(dòng)作靈敏度[10-12]、設(shè)置合理的OPC定值[13,14]、高頻切機(jī)、低頻減載以及二次調(diào)頻等手段[15-17]，可有效維持孤網(wǎng)運(yùn)行的頻率穩(wěn)定。對(duì)于作為孤網(wǎng)狀態(tài)常態(tài)運(yùn)行的電網(wǎng)，如企業(yè)自備電廠、循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和微網(wǎng)等，除了以上的頻率控制手段，還需要具有根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)制定機(jī)組計(jì)劃的三次調(diào)頻功能。

風(fēng)電場(chǎng)接入孤網(wǎng)后，若不考慮風(fēng)電出力的隨機(jī)性，系統(tǒng)三次調(diào)頻和二次調(diào)頻都將存在一定的誤差，從而在風(fēng)電出力波動(dòng)較大時(shí)，出現(xiàn)由于機(jī)組調(diào)節(jié)容量不足導(dǎo)致的頻率顯著波動(dòng)現(xiàn)象。本文主要研究風(fēng)電接入孤網(wǎng)后系統(tǒng)三次調(diào)頻和二次調(diào)頻控制策略的調(diào)整方案。

3 風(fēng)電接入孤網(wǎng)后系統(tǒng)頻率控制策略

3.1 三次調(diào)頻策略

在風(fēng)電場(chǎng)接入之前，為了維持孤網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)的頻率穩(wěn)定，有必要進(jìn)行三次調(diào)頻，即根據(jù)負(fù)荷短期(日前)或超短期(5min或15min)預(yù)測(cè)曲線，按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度原則分配各臺(tái)發(fā)電機(jī)組出力，發(fā)電機(jī)組隨時(shí)間調(diào)整出力執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃。

風(fēng)電接入孤網(wǎng)后，三次調(diào)頻控制流程如圖1所示。機(jī)組計(jì)劃出力包括風(fēng)電的計(jì)劃出力和其他可調(diào)節(jié)出力常規(guī)機(jī)組的計(jì)劃出力。由于風(fēng)電運(yùn)行成本近乎為零，在運(yùn)行中應(yīng)優(yōu)先考慮風(fēng)電發(fā)電，因此，計(jì)劃制作流程首先根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)、不可調(diào)節(jié)出力機(jī)組預(yù)測(cè)功率、可調(diào)節(jié)出力常規(guī)機(jī)組參數(shù)以及線路限額，以風(fēng)電接納能力最大為目標(biāo)，計(jì)算出孤網(wǎng)系統(tǒng)的風(fēng)電接納空間；比較風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值和風(fēng)電接納空間，若接納空間大于預(yù)測(cè)值，則風(fēng)電場(chǎng)的計(jì)劃即為預(yù)測(cè)值，反之，風(fēng)電場(chǎng)需要限制出力至接納空間，至此，風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃制作完成。將風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃值以及一些出力不可調(diào)機(jī)組(如小水電)的預(yù)測(cè)出力看作“負(fù)”的負(fù)荷，疊加到負(fù)荷上，即可得到系統(tǒng)的等效負(fù)荷，再將等效負(fù)荷按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度或調(diào)節(jié)比例等原則在可調(diào)節(jié)出力的常規(guī)機(jī)組之間分配，即可得到可調(diào)節(jié)出力常規(guī)機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃。

圖1 風(fēng)電接入孤網(wǎng)后三次調(diào)頻流程圖Fig.1 3rd frequency adjustment flowchart after integration of wind power into isolated network

3.2 二次調(diào)頻策略

風(fēng)電接入孤網(wǎng)后系統(tǒng)二次調(diào)頻流程如圖2所示?？紤]到經(jīng)濟(jì)原因和技術(shù)因素，風(fēng)電場(chǎng)不適合頻繁進(jìn)行秒級(jí)出力調(diào)節(jié)，可通過(guò)設(shè)置頻率閾值，確定風(fēng)電場(chǎng)參與二次調(diào)節(jié)的范圍。在頻率閾值范圍以內(nèi)，系統(tǒng)二次調(diào)頻由其他具備AGC二次調(diào)頻功能的常規(guī)機(jī)組承擔(dān)，即根據(jù)系統(tǒng)頻率偏移幅度，計(jì)算出系統(tǒng)所需的總調(diào)節(jié)功率，并按照一定的分配原則分配至參與調(diào)頻的各臺(tái)常規(guī)機(jī)組。頻率超出上閾值，且風(fēng)電場(chǎng)出力處于爬坡?tīng)顟B(tài)時(shí)，可采取分批切除風(fēng)電機(jī)組的措施穩(wěn)定頻率；頻率低于下閾值，且風(fēng)電場(chǎng)出力處于下降狀態(tài)時(shí)，可采取緊急切負(fù)荷措施穩(wěn)定頻率。

圖2 風(fēng)電接入孤網(wǎng)二次調(diào)頻流程圖Fig.2 2nd frequency adjustment flowchart after integration of wind power into isolated network

4 仿真驗(yàn)證

以某鋁廠自備電廠為例仿真驗(yàn)證所提的頻率控制策略。圖3為某自備電廠系統(tǒng)接線圖，鋁廠負(fù)荷共分三期，分別為300MW、500MW和700MW，鋁廠負(fù)荷日曲線按照恒定不變考慮。系統(tǒng)內(nèi)共有8臺(tái)火電機(jī)組，其中4臺(tái)容量100MW，2臺(tái)容量300MW，2臺(tái)容量350MW，火電機(jī)組調(diào)節(jié)范圍按照50%Pn～100%Pn考慮，上下爬坡速率按照2%Pn/min考慮。風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量300MW，含150臺(tái)2MW直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組，接入三期負(fù)荷220kV母線上。

圖3 某鋁廠自備電廠系統(tǒng)接線圖Fig.3 Connection diagram of aluminum factory’s self-powered power plant system

典型日風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)出力和實(shí)際出力如圖4所示，時(shí)間尺度為1h。圖5給出了根據(jù)負(fù)荷和火電機(jī)組最低技術(shù)出力計(jì)算所得的風(fēng)電的接納空間，可以看出，風(fēng)電的接納空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)電的預(yù)測(cè)出力，風(fēng)電的計(jì)劃出力即為預(yù)測(cè)出力。

圖4 風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)出力和實(shí)際出力Fig.4 Wind farm’s forecast output and actual output

將風(fēng)電計(jì)劃出力作為“負(fù)”的負(fù)荷和鋁廠負(fù)荷疊加得到等效負(fù)荷，并按照機(jī)組可調(diào)出力比例分配給各火電機(jī)組，可得到三種容量火電機(jī)組的計(jì)劃出力，如圖6所示。

圖6 火電機(jī)組計(jì)劃出力Fig.6 Thermal power units’ planning output

按照?qǐng)D2所示二次調(diào)頻控制流程圖，設(shè)置系統(tǒng)頻率安全運(yùn)行范圍為48.5～50.5Hz，風(fēng)電調(diào)節(jié)頻率閾值為50.5Hz，火電機(jī)組全部參與AGC二次調(diào)節(jié)。300MW風(fēng)電場(chǎng)接入孤網(wǎng)系統(tǒng)后，如在三次調(diào)頻中火電機(jī)組只根據(jù)鋁廠負(fù)荷制定計(jì)劃曲線，風(fēng)電出力勢(shì)必會(huì)引起頻率大幅提升。圖7為風(fēng)電場(chǎng)接入后，且參與三次頻率控制時(shí)的頻率運(yùn)行曲線，其中風(fēng)電場(chǎng)和火電機(jī)組的出力計(jì)劃按照?qǐng)D5和圖6執(zhí)行。可以看出，風(fēng)電場(chǎng)僅參與系統(tǒng)三次頻率控制、但系統(tǒng)不具備二次頻率控制功能時(shí)，在本算例系統(tǒng)中，系統(tǒng)頻率運(yùn)行范圍為48.5～51.5Hz，仍然超出了安全運(yùn)行范圍。圖8為采取本文所提出的三次和二次調(diào)頻控制策略后的系統(tǒng)頻率運(yùn)行曲線，可以看出，本文提出的控制策略可有效地將系統(tǒng)頻率控制在頻率安全運(yùn)行范圍內(nèi)。

圖7 僅有三次調(diào)頻控制時(shí)的系統(tǒng)頻率曲線Fig.7 System frequency under the 3rd frequency adjustment

圖8 三次和二次調(diào)頻控制時(shí)的系統(tǒng)頻率曲線Fig.8 System frequency under the 3rd and 2nd frequency adjustment

5 結(jié)論

風(fēng)電場(chǎng)接入孤網(wǎng)系統(tǒng)將會(huì)引起系統(tǒng)頻率劇烈波動(dòng)，危及系統(tǒng)中設(shè)備的安全運(yùn)行。本文在已有孤網(wǎng)頻率控制的基礎(chǔ)上，研究并建立了風(fēng)電接入孤網(wǎng)后系統(tǒng)的三次和二次調(diào)頻控制策略，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)風(fēng)電預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行三次調(diào)頻控制，并將風(fēng)電場(chǎng)納入系統(tǒng)二次調(diào)頻控制，在必要時(shí)刻通過(guò)限制風(fēng)電場(chǎng)出力和切負(fù)荷措施穩(wěn)定系統(tǒng)頻率。通過(guò)將風(fēng)電納入系統(tǒng)調(diào)頻控制，可有效應(yīng)對(duì)風(fēng)電接入孤網(wǎng)引起的頻率劇烈波動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)含風(fēng)電的孤網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

[1] 李俊峰，蔡豐波，喬李明，等 (Li Junfeng， Cai Fengbo， Qiao Liming, et al.). 2014年風(fēng)電發(fā)展報(bào)告 (2014 China wind power review and output) [R]. 北京: 中國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)可再生能源專業(yè)委員會(huì) (CREIA) (Beijing: CREIA)，2014.

[2] 李明 (Li Ming). 風(fēng)電孤網(wǎng)中功率調(diào)節(jié)器的研究 (Study of power regulator in wind power isolated grid) [D]. 北京：北京交通大學(xué) (Beijing: Beijing Jiaotong University)，2011.

[3] 周專，姚秀萍，常喜強(qiáng)，等 (Zhou Zhuan， Yao Xiuping， Chang Xiqiang, et al.). 大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)孤網(wǎng)頻率穩(wěn)定性影響研究(Study of impact of bulk wind power integration on isolated grid frequency stability) [J]. 中國(guó)電力 (Electric Power)，2014，47(3):28-32.

[4] 陳樹(shù)勇，朱琳，丁劍，等 (Chen Shuyong， Zhu Lin， Ding Jian, et al.). 風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)孤網(wǎng)高頻切機(jī)的影響研究(Impact of grid-connected wind farms on high frequency generator tripping in isolated power grid) [J]. 電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2012，36(1): 58-64.

[5] 張俊安，田西秦，牛銘 (Zhang Jun’an， Tian Xiqin， Niu Ming).考慮風(fēng)電場(chǎng)影響的地區(qū)電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行分析(Analysis of isolated operation of regional grid based on wind farm) [J]. 電網(wǎng)與清潔能源 (Advances of Power System & Hydroelectric Engineering)，2011，27(4): 44-47,56.

[6] 施琳，羅毅， 施念，等 (Shi Lin， Luo Yi，Shi Nian, et al.). 高滲透率風(fēng)電-儲(chǔ)能孤立電網(wǎng)控制策略 (A control strategy of isolated grid with high penetration of wind and energy storage systems) [J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)(Proceedings of the CSEE)，2014，47(3): 78-85.

[7] 張靜 (Zhang Jing)．DEH系統(tǒng)孤網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)技術(shù)解決方案(Solution for DEH system in isolated network running) [J]．熱力透平 (Thermal Turbine)，2009，38(1)：65-67．

[8] 劉夢(mèng)欣，王杰，陳陳 (Liu Mengxin，Wang Jie，Chen Chen)．電力系統(tǒng)頻率控制理論與發(fā)展(Theory and development of power system frequency control) [J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)(Transactions of China Electrotechnical Society)，2007，22(11)：135-139，145．

[9] 《電力系統(tǒng)調(diào)頻與自動(dòng)發(fā)電控制》編委會(huì)(Editorial Board of Power System Frequency Regulation and Automatic Generation Control). 電力系統(tǒng)調(diào)頻與自動(dòng)發(fā)電控制(Power system frequency regulation and automatic generation control) [M]. 北京: 中國(guó)電力出版社(Beijing: China Electric Power Press)，2006.

[10] 于達(dá)仁，毛志偉，徐基豫 (Yu Daren， Mao Zhiwei， Xu Jiyu)．汽輪發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)特性 (Dynamic characteristics of primary frequency modulation in turbine generation unit) [J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào) (Proceedings of the CSEE)，1996，16(4)：221-225．

[11] 于達(dá)仁，郭鈺峰，徐基豫 (Yu Daren，Guo Yufeng，Xu Jiyu)．發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行一次調(diào)頻的穩(wěn)定性(The primary frequency regulation stability of parallel turbine-generations) [J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào) (Proceedings of the CSEE)，2000，20(9)：59-63．

[12] 黃河，徐光虎，余暢 (Huang He，Xu Guanghu，Yu Chang)．2008年南方電網(wǎng)冰災(zāi)期間孤網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)(Operation experience of isolated network in CSG during ice disaster (2008)) [J]．南方電網(wǎng)技術(shù) (Southern Power Systems Technology)，2008，2(5)：6-9．

[13] 孫華東，王雪冬，馬世英，等 (Sun Huadong，Wang Xuedong，Ma Shiying，et al.)．貴州主網(wǎng)及地區(qū)電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定控制 (Measures to improve system security and stability for isolated operation of Guizhou main power grid and its regional power networks) [J]．電網(wǎng)技術(shù) (Power System Technology)，2008，32(17)： 29-32．

[14] 鄧婧，李興源，魏巍 (Deng Jing， Li Xingyuan， Wei Wei)．汽輪機(jī)超速保護(hù)控制系統(tǒng)的性能優(yōu)化及其對(duì)電網(wǎng)頻率的影響分析 (Optimization of over speed protection controller for steam turbine and its influence on frequency of power grid) [J]．電網(wǎng)技術(shù) (Power System Technology)，2010，34(12)：50-56．

[15 ] 周川梅，孫斌 (Zhou Chuanmei，Sun Bin)．貴州主網(wǎng)及地區(qū)電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定措施研究 (Study on security and stability measures of the isolated grid operation of the Guizhou power grid and area power grids) [J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制 (Power System Protection and Control)，2008，36(19)：29-32，57．

[16] 張振，李興源，黃宗君 (Zhang Zhen， Li Xingyuan， Huang Zongjun)．貴州電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行的高頻切機(jī)仿真分析 (Simulation and analysis of over frequency generator ripping for Guizhou isolated power system) [J]．現(xiàn)代電力(Modern Electric Power)，2008，25(4)：31-34．

[17] 郭鈺鋒，徐志強(qiáng)，于達(dá)仁，等 (Guo Yufeng，Xu Zhiqiang， Yu Daren，et al.)．考慮調(diào)頻死區(qū)的二次調(diào)頻控制回路設(shè)計(jì) (The design of secondary frequency regulation loop considering regulation dead band) [J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào) (Proceedings of the CSEE)，2004，24(10)：77-81.

Study of frequency control strategy after integration of wind power into isolated network

LIU Lin1， XU Xiao-yan2

(1. State Grid Energy Research Institute， Beijing 102209， China; 2. China Electric Power Research Institute， Beijing 100192， China)

As wind farm’s capacity is large, and it has no frequency adjustment capability as conventional generators, its output variation will lead to frequency fluctuation dramatically. Based on the conception of isolated network and its existed frequency control mode, this paper studies and establishes the frequency control strategy to inhibit high frequency phenomenon after wind power is integrated, including 3rd and 2nd frequency adjustment strategy. Finally, 3rd frequency adjustment considers wind farm’s short-term and super short-term prediction, and coordination scheduling is carried out. Based on system frequency and wind farm output, 2nd frequency adjustment gives second level adjustment of conventional generator and wind farm. At last, by establishing the model of an isolated network containing a wind farm, the control strategy proposed is simulated and its validity is verified.

wind power; isolated network; frequency stability; control strategy

2015-06-09

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目

劉 林 (1982-), 男, 河北籍, 高級(jí)工程師, 博士, 研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)、 新能源和電力系統(tǒng)優(yōu)化; 許曉艷(1984-), 女, 安徽籍, 高級(jí)工程師, 碩士, 研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電并網(wǎng)及優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行控制。

TM732； TM614

A

1003-3076(2016)06-0049-05