考虑主轴疲劳载荷的双馈风电场频率响应策略

刘心; 王瀚博; 刘颖明; 王黎明; 孙伶玉

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1399

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考虑主轴疲劳载荷的双馈风电场频率响应策略

更新时间：2026-03-06

- 考虑主轴疲劳载荷的双馈风电场频率响应策略
- 考虑主轴疲劳载荷的双馈风电场频率响应策略
- 太阳能学报 2026年47卷第2期页码：418-427
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- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1399
  中图分类号： O328
- 网络首发：2026-03-05，
  
  纸质出版：2026-03-05
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刘心, 王瀚博, 刘颖明, 等. 考虑主轴疲劳载荷的双馈风电场频率响应策略[J]. 太阳能学报, 2026,47(2):418-427.

刘心, 王瀚博, 刘颖明, et al. 考虑主轴疲劳载荷的双馈风电场频率响应策略[J]. 2026, 47(2): 418-427.
刘心, 王瀚博, 刘颖明, 等. 考虑主轴疲劳载荷的双馈风电场频率响应策略[J]. 太阳能学报, 2026,47(2):418-427. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1399.

刘心, 王瀚博, 刘颖明, et al. 考虑主轴疲劳载荷的双馈风电场频率响应策略[J]. 2026, 47(2): 418-427. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1399.

摘要

为降低风电场内各台基于虚拟同步发电机（VSG）控制策略的双馈风电机组在频率响应过程中积累的主轴疲劳载荷

提出一种考虑主轴疲劳载荷的阻尼系数分配策略。首先

建立可量化反映功率变化与频率变化动态联系的负荷频率控制模型。其次

推导VSG控制策略在机组能量传导过程中

其阻尼系数与主轴力矩、电网频率之间的离散化模型

并基于该模型、机组运行状态和电网频率

构建场内主轴疲劳载荷最小化的目标函数及其约束条件。最后

基于VSG场站控制器中的fmincon算法在线求解各台机组的等效阻尼系数

并将所求解出的等效阻尼系数转化为分配至各台机组的阻尼系数。仿真结果验证了所提出分配策略的优越性。

Abstract

To reduce the accumulated fatigue load on the main shaft during frequency response for each doubly-fed wind turbine （DFWT） within a wind farm operating under a virtual synchronous generator （VSG） control strategy

a damping coefficient allocation strategy considering main shaft fatigue load is proposed. First

a load-frequency control model quantifying the dynamic relationship between power variation and frequency variation is established. Second

a discretized model relating the VSG control strategy’s damping coefficient to shaft torque and grid frequency during energy transfer is derived. Based on this model

unit operating status

and grid frequency

an objective function and its constraints are formulated to minimize shaft fatigue load across the wind farm. Finally

the fmincon algorithm within the VSG station controller is employed to solve for the equivalent damping coefficients of each unit online. These equivalent damping coefficients are then converted into damping coefficients allocated to each unit. Simulation results validate the superiority of the proposed allocation strategy.

关键词

Keywords

references

王晓东, 付腾, 王晓驰, 等. 基于模型降阶的双馈风电机组虚拟同步机控制参数优化[J]. 太阳能学报, 2023, 44(11): 210-216.

李智, 张扬帆, 刘明波, 等. 电压控制型虚拟同步发电机控制特性评估与多机稳定性分析[J]. 太阳能学报, 2023, 44(10): 1-8.

秦世耀. 风电机组惯量及一次调频优化控制研究[D]. 南京: 东南大学, 2021.

姚琦. 风电场有功调度与频率支撑优化控制研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2020.

杨伟峰, 文云峰, 张武其, 等. 基于风-储联合的双层频率响应控制策略[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(12): 184-193.

WANG X D, WANG Y W, LIU Y M.Dynamic load frequency control for high-penetration wind power considering wind turbine fatigue load[J]. International journal of electrical power & energy systems, 2020, 117: 105696.

王瑛玮. 考虑疲劳载荷的风电场集群调频控制策略研究[D]. 沈阳: 沈阳工业大学, 2020.

ZHAO H R, WU Q W, HUANG S J, et al.Fatigue load sensitivity-based optimal active power dispatch for wind farms[J]. IEEE transactions on sustainable energy, 2017, 8(3): 1247-1259.

LIU Y M, WANG Y W, WANG X D, et al.Active power dispatch for supporting grid frequency regulation in wind farms considering fatigue load[J]. Energies, 2019, 12(8): 1508.

颜湘武, 张伟超, 崔森, 等. 基于虚拟同步机的电压源逆变器频率响应时域特性和自适应参数设计[J]. 电工技术学报, 2021, 36(S1): 241-254.

WANG Y W, GUO Y F, ZHANG D R, et al.Analysis and mitigation of the drive train fatigue load for wind turbine with inertial control[J]. International journal of electrical power & energy systems, 2022, 136: 107698.

凌禹. 双馈风力发电系统的建模、仿真与控制[M]. 北京: 机械工业出版社, 2017.

LIU Y M, WANG H B, WANG X D, et al.Control strategy and corresponding parameter analysis of a virtual synchronous generator considering frequency stability of wind power grid-connected system[J]. Electronics, 2022, 11(18): 2806.

谢震, 孟浩, 张兴, 等. 基于定子虚拟阻抗的双馈风电机组虚拟同步控制策略[J]. 电力系统自动化, 2018, 42(9): 157-163, 187.

WANG H B, LIU Y M, WANG X D, et al.Dynamic synthetic inertial control method of wind turbines considering fatigue load[J]. Frontiers in energy research, 2023, 10: 1067896.

王宏华. 线性系统理论与设计[M]. 北京: 电子工业出版社, 2020.

盛万兴, 吕志鹏, 崔健, 等. 虚拟同步机运行区域计算与参数分析[J]. 电网技术, 2019, 43(5): 1557-1565.

SREERAJ P.Prediction and optimization of weld bead geometry in gas metal arc welding process using RSM and fmincon[J]. Journal of mechanical engineering research, 2013, 5(8): 154-165.

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