构网型直驱风力机直流侧配置储能的一次调频控制策略

吴增屿; 赵波; 刘磊; 张宽

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1369

English Version Reader LoginJournal Login

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

构网型直驱风力机直流侧配置储能的一次调频控制策略

更新时间：2026-01-08

- 构网型直驱风力机直流侧配置储能的一次调频控制策略
- Vol. 46, Issue 12, Pages: 671-680(2025)
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1369
  CLC： TM614
- Published Online：07 January 2026，
  
  Published：2025
- 稿件说明：
移动端阅览
吴增屿, 赵波, 刘磊, et al. 构网型直驱风力机直流侧配置储能的一次调频控制策略[J]. 2025, 46(12): 671-680.
DOI：

吴增屿, 赵波, 刘磊, et al. 构网型直驱风力机直流侧配置储能的一次调频控制策略[J]. 2025, 46(12): 671-680. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1369.

摘要

针对构网型风电机组在电网频率故障期间无法提供良好一次调频能力的问题

提出一种基于构网型直驱风力机直流侧配置储能的一次调频控制策略。首先

在网侧变流器中采用虚拟同步发电机（VSG）控制策略

能在电网频率变化瞬间提供功率支撑;其次

在电网频率跌落时

直流侧电压快速稳定至参考值

机侧变流器稳定运行在最大功率跟踪模式

网侧变流器能增发功率

使得风电机组具备一次调频的能力;最后

通过Matlab/Simulink平台搭建单机系统、四机两区域系统仿真验证了该方案的有效性。实验结果表明

相比于构网型控制的风电机组

所提出的控制策略在负荷突变期间

增发功率提高了24.2%

频率跌落深度减少了60%

具备良好的一次调频能力。

Abstract

To address the challenge of insufficient primary frequency regulation in grid-connected wind turbines during frequency disturbances

a control strategy is proposed that integrates energy storage on the DC side of direct-drive wind turbines. Firstly

this strategy incorporates a virtual synchronous generator （VSG） control method in the grid-side converter to deliver immediate power support during frequency fluctuations. Furthermore

the addition of a DC-side energy storage system ensures rapid stabilization of the DC voltage to its reference value during frequency dips

allowing the machine-side converter to maintain stable operation in maximum power point tracking mode. Meanwhile

the grid-side converter enhances power output

enabling the wind turbine to perform primary frequency regulation. The proposed approach is validated using simulations of a single-machine system and a four-machine two-area system in Matlab/Simulink. Results indicate that

compared to traditional grid-connected wind turbines

this method increases power output by 24.2% and reduces frequency drop depth by 60% during sudden load changes

demonstrating superior primary frequency regulation capabilities.

关键词

Keywords

references

辛保安, 单葆国, 李琼慧, 等. “双碳” 目标下“能源三要素” 再思考[J]. 中国电机工程学报, 2022, 42(9): 3117-3126.

张宇, 张琛, 鲍颜红, 等. 电网短路故障下风电场内跟-构网电源瞬时频率交互影响机理[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(12): 1903-1914.

王奕宁, 向往, 张浩博, 等. 构网型直驱风力发电机组比例优化配置分析[J]. 电网技术, 2025, 49(2): 490-500.

张哲任, 陈晴, 金砚秋, 等. 跟网型海上风电中频汇集柔性直流送出系统的最优频率选择[J]. 电网技术, 2022, 46(8): 2881-2889.

刘辉, 于思奇, 孙大卫, 等. 构网型变流器控制技术及原理综述[J]. 中国电机工程学报, 2025, 45(1): 277-297.

曹炜, 钦焕乘, 陆建忠, 等. 新型电力系统下虚拟同步机的定位和应用前景展望[J]. 电力系统自动化, 2023, 47(4): 190-207.

唐坚, 唐庆宏, 姚禹歌, 等. 风电调频能力的潜力分析[J]. 动力工程学报, 2022, 42(11): 1138-1145.

李尚志, 徐泰山, 李英彪, 等. 构网型全功率风机并网系统机电尺度建模及动态稳定性分析[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2024, 52(7): 12-21.

TAYYEBI A, GROß D, ANTA A, et al.Frequency stability of synchronous machines and grid-forming power converters[J]. IEEE journal of emerging and selected topics in power electronics, 2020, 8(2): 1004-1018.

桑顺, 张琛, 蔡旭, 等. 全功率变换风电机组的电压源控制(一): 控制架构与弱电网运行稳定性分析[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(16): 5604-5616.

朱益华, 罗超, 余佳微, 等. 全功率直驱风机电网友好型控制策略[J]. 电力系统保护与控制, 2024, 52(2): 177-187.

王辉, 梁登香, 韩晓娟. 储能参与泛在电力物联网辅助服务应用综述[J]. 发电技术, 2021, 42(2): 171-179.

颜湘武, 崔森, 宋子君, 等. 基于超级电容储能控制的双馈风电机组惯量与一次调频策略[J]. 电力系统自动化, 2020, 44(14): 111-120.

王晓寰, 闵帆, 张旭东, 等. 弱电网下基于虚拟同步机的并网逆变器短路电流抑制研究[J]. 电工电能新技术, 2023, 42(3): 13-22.

贺悝, 郭罗权, 谭庄熙, 等. 考虑调频阶段需求的混合储能一次调频综合控制策略[J]. 太阳能学报, 2024, 45(9): 697-708.

李少林, 秦世耀, 王瑞明, 等. 一种双馈风电机组一次调频协调控制策略研究[J]. 太阳能学报, 2020, 41(2): 101-109.

赵振元, 陈维荣, 戴朝华, 等. 系统惯性时间常数对互联电网暂态稳定水平的影响[J]. 电网技术, 2012, 36(1): 102-107.

彭海涛, 何山, 程静, 等. 考虑虚拟惯性时间常数和频率二次跌落的风电频率综合控制策略[J]. 太阳能学报, 2023, 44(8): 509-517.

GB/T 40595—2021, 并网电源一次调频技术规定及试验导则[S]B/T 40595—2021, 并网电源一次调频技术规定及试验导则[S]. 北京: 中国标准出版社, 2021.

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

基于VSG控制的跟/构网变流器宽频动态特性量化对比

基于FFRLS的独立变桨系统载荷预测控制

基于多层能量管理的混合储能风电功率波抑策略

基于改进鱼鹰优化算法与VMD-LSTM的超短期风电功率预测

Related Author

韩璐

李少林

秦世耀

袁敞

李鹏坤

姜萍

耿金鹏

张天翼

Related Institution

School of Automation, Beijing Information Technology University

China Electric Power Research Institute

Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Science

中国科学院电工研究所北京100080

Guangdong Climate and Agrometeorlogy Center

AI问答

⁰