雙饋風(fēng)電場有功頻率分層控制

雙饋風(fēng)電場有功頻率分層控制雙饋風(fēng)電機組是目前風(fēng)能發(fā)電技術(shù)中使用最廣泛的一種。在該類型風(fēng)電機組中，轉(zhuǎn)子采用了雙饋路結(jié)構(gòu)，同時又使用了電力電子器件進(jìn)行控制。這樣做的優(yōu)點在于，雙饋風(fēng)電機組可以通過控制電子器件的轉(zhuǎn)子側(cè)功率，達(dá)到有效控制風(fēng)電機組的輸出功率和電網(wǎng)電壓，減少電網(wǎng)損耗，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

雙饋風(fēng)電機組的控制主要有兩類方法：有功頻率分層控制和無功電壓分層控制。本文主要探討有功頻率分層控制技術(shù)，它是當(dāng)前風(fēng)能發(fā)電技術(shù)中最常用的控制技術(shù)之一。

1.基本原理和特點

有功頻率分層控制技術(shù)的基本思路是在風(fēng)電機組中增加一個二次回路，通過控制變換器中的轉(zhuǎn)子側(cè)電流，實現(xiàn)對風(fēng)電機組輸出功率的控制。控制方案是將電機運行過程中的各種運行狀態(tài)分為若干個功率頻率層，在每一層中都設(shè)定一個輸出功率范圍。在此基礎(chǔ)上，通過控制電機中的電子器件，實現(xiàn)對電機輸出功率的分層控制。儲能元器件可以在適當(dāng)?shù)臅r間提供額外的支持，從而減輕電網(wǎng)的壓力和功率諧波的影響。

有功頻率分層控制技術(shù)具有以下特點：

（1）能夠滿足不同層次的功率控制要求。

（2）在實際運行中能夠提高電機的轉(zhuǎn)矩可控范圍和高效率區(qū)間。

（3）能夠提高風(fēng)力發(fā)電機組輸出的穩(wěn)定性和穩(wěn)定性，降低電網(wǎng)側(cè)的損耗。

（4）可以實現(xiàn)電機在計劃負(fù)載條件下的輸出功率調(diào)整。

2.控制策略

有功頻率分層控制的控制策略包括多種類型，下面將對幾種常見的控制策略進(jìn)行介紹。

（1）最大功率點跟蹤控制

在該控制策略中，風(fēng)電機組的輸出功率被控制在最大功率點（MPP）附近，在控制過程中，使風(fēng)電機組的性能最大化。該策略可以實現(xiàn)高效的風(fēng)能利用，提高風(fēng)電機組的發(fā)電能力和發(fā)電效率。

（2）電壓控制

該控制技術(shù)是雙饋風(fēng)電機組中最常用的一種技術(shù)。在該控制技術(shù)中，使用變頻器進(jìn)行電壓控制，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時，電機的輸出功率會隨之下降，從而避免由于電網(wǎng)壓降引起的損失。

（3）有功頻率分層控制

該控制策略將電機的輸出功率與電機的輸出頻率分層，從而實現(xiàn)對發(fā)電功率的調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)能輸入變化，控制器會自動根據(jù)當(dāng)前的工作狀態(tài)調(diào)整電機的輸出功率，以保持發(fā)電機組的穩(wěn)定運行。

3.應(yīng)用案例

有功頻率分層控制技術(shù)在風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，下面介紹幾個應(yīng)用案例。

（1）羅格朗多-可持續(xù)能源風(fēng)電場

羅格朗多-可持續(xù)能源風(fēng)電場是位于北歐峽灣地區(qū)的一個大型風(fēng)能發(fā)電站，該發(fā)電站使用的風(fēng)機全部采用有功頻率分層控制技術(shù)，在多種氣象條件下均能夠保持穩(wěn)定運行，發(fā)電效率也大幅提高。

（2）英吉利海角風(fēng)電場

英吉利海角風(fēng)電場是英國最大的海上風(fēng)能發(fā)電站。在該工程中，有功頻率分層控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，有效提高了發(fā)電效率和電網(wǎng)的穩(wěn)定性，減少風(fēng)機的損失。

（3）浙江省弘煜風(fēng)電公司

浙江省弘煜風(fēng)電公司是一家專業(yè)從事風(fēng)能發(fā)電的企業(yè)，在其生產(chǎn)的風(fēng)電機組中，有功頻率分層控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，并且成功擁有了多項專利。通過這種技術(shù)的應(yīng)用，公司的風(fēng)電機組發(fā)電效率大幅提高，同時電網(wǎng)穩(wěn)定性也得到了明顯提高。

4.結(jié)論

有功頻率分層控制技術(shù)在當(dāng)前風(fēng)能發(fā)電技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用，它是一種高效、可靠、安全的風(fēng)能發(fā)電控制技術(shù)。通過結(jié)合實際運行情況，合理設(shè)計控制策略，在控制風(fēng)電機組輸出功率和風(fēng)機的安全穩(wěn)定運行方面，有功頻率分層控制技術(shù)具有很大的潛力和優(yōu)勢。因此今后在雙饋風(fēng)電機組的發(fā)展和應(yīng)用中，有功頻率分層控制技術(shù)將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。為了更好地分析和總結(jié)有功頻率分層控制技術(shù)在風(fēng)能發(fā)電中的應(yīng)用，本文將進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的列舉、分析和總結(jié)，內(nèi)容包括控制技術(shù)的發(fā)展歷程、應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)特點和優(yōu)勢等。

1.發(fā)展歷程

有功頻率分層控制技術(shù)是一種比較新的技術(shù)，在風(fēng)能發(fā)電中的應(yīng)用也是近年來逐漸發(fā)展起來的。隨著風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定性和效率要求也越來越高。而有功頻率分層控制技術(shù)正是針對這一需求而發(fā)展起來的。

在控制技術(shù)的發(fā)展歷程中，最早采用的控制技術(shù)是直接啟動控制技術(shù)。但是該技術(shù)無法實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機組輸出功率的精確控制，且穩(wěn)定性較差。之后的變頻控制技術(shù)解決了這一問題，但是該技術(shù)運行效率相對較低，同時需要采用大量的電子器件進(jìn)行控制，成本較高。隨著有功頻率分層控制技術(shù)的出現(xiàn)，這種技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用于風(fēng)能發(fā)電中。

2.應(yīng)用現(xiàn)狀

有功頻率分層控制技術(shù)在當(dāng)前風(fēng)能發(fā)電中應(yīng)用非常廣泛，包括在國內(nèi)外許多大型風(fēng)電場中均有采用。中國是全球風(fēng)能發(fā)電的重要國家之一，在國內(nèi)的大型風(fēng)電場中有功頻率分層控制技術(shù)的應(yīng)用也日益廣泛。例如浙江臺州海灘工業(yè)區(qū)和江蘇鹽城共建的220千伏風(fēng)電輸電工程，均采用了有功頻率分層控制技術(shù)。

除了國內(nèi)外的大型風(fēng)電場，在一些中小型風(fēng)電場中也有采用該技術(shù)的例子。例如青海省瑪多縣角頭鄉(xiāng)風(fēng)電場、河南省沈丘縣柳林鎮(zhèn)風(fēng)電場等中小型風(fēng)電場都采用了該技術(shù)，使得這些地區(qū)的風(fēng)能發(fā)電效率得到了較大的提升。

3.技術(shù)特點和優(yōu)勢

有功頻率分層控制技術(shù)具有以下技術(shù)特點和優(yōu)勢：

（1）精確控制能力強：有功頻率分層控制技術(shù)可以通過對二次回路中的變換器進(jìn)行控制，實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機組輸出功率和電網(wǎng)電壓的精確控制，從而提高風(fēng)電機組的發(fā)電效率和穩(wěn)定性。

（2）多種控制策略：在有功頻率分層控制技術(shù)中，可以采用多種不同的控制策略，包括最大功率點跟蹤控制、電壓控制和有功頻率分層控制等，根據(jù)具體情況靈活選擇。

（3）可靠性高：通過對風(fēng)電機組中的電子器件進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，可以有效降低故障率，提高設(shè)備的穩(wěn)定運行能力。

（4）節(jié)能環(huán)保：采用有功頻率分層控制技術(shù)可以有效控制電網(wǎng)電壓和系統(tǒng)功率諧波，降低電網(wǎng)損耗，從而實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。

4.適用范圍和展望

有功頻率分層控制技術(shù)在風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域的適用范圍非常廣泛，不僅適用于大型風(fēng)電場，也適用于中小型風(fēng)電場。在應(yīng)用中，需要結(jié)合具體的風(fēng)電機組類型和控制要求進(jìn)行選擇