光伏驱动新能源同步机并网的调频能力探究.pdf
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1、84场景光伏驱动新能源同步机并网的调频能力探究张腾1 张琳2 1 国核电力规划设计研究院有限公司 2 中国联合网络通信有限公司Research on Frequency Modulation Capability of Grid-connected New Energy Synchro Driven by PVZ HA N G T e n g Z HA N G L i n不需要检测电网运行频率的情况下,即可自发、瞬时为电网提供惯性响应。MGP 有利于降低新能源电网频率变化率,较小频率最大偏移量。同时其还具备传统发电机组相似结构,因此惯性响应特性也与传动发电机相同,即电网频率频率相对平滑,并且随
2、着电网频率变化率改变,MGP 会释放出相同比例的转动惯量。1.1.2 MPG 惯性响应提升方法MGP中存储惯性常数HMGP和旋转动能EMGP分别表示为:HMGP=(1)EMGP=(2)式中 JMGPMGP转动惯量;rNMGP转子角速度;SMGP_NMGP 额定容量。由公式(1)和(2)可知在 MGP系统容量和电机转速固定的情况下,MGP 转动惯量与系统惯量有直接关系,其中转动惯量可表示为:JMGP=mD2 (3)式中 mMGP系统质量;DMGP系统等效直径。假设 MGP 为均值圆柱体,可以将公式(3)简化为:JMGP=r2 lD2 (4)式中 圆柱体密度;r圆柱体半径;l圆柱体长度。由公式(4
3、)可以可知,JMGP可控量为等效半径和摘要:本文简要阐述了 新能源同步机(MGP)惯性响应特性以及提升新能源惯性响应的机理,并分析 了 提高MGP惯性响应能力的可行方案,提出 了 以转速反馈和减载控制的MGP并网控制策略,实现 了 光伏驱动新能源同 步机参与 电网的一次调频。关键词:光伏驱动;新能源;同步机;惯性响应A b s t r a c t:in this paper,the inertial response characteristics of MGP and the mechanism of improving the inertial response of new energy
4、 sources are briefly described,a new energy synchronous generator(MGP)grid-connected control strategy based on speed feedback and load shedding control is proposed.Ke y w o r d s:photovoltaic drive;new energy;synchronous machine;inertial response1 新能源同步机并网频率响应分析1.1 惯性响应及提升方法1.1.1 MGP 惯性响应特性分析新能源 MGP
5、系统电机转子具备旋转的动能,能够为电网提供惯性响应,因此接入新能源电网中可以缓解并网过程中电力系统惯性缺失所造成的不利影响。当新能源电网频率降低时,MGP 中发电机转子和定子电压角速度不一致,由于定子和转子之间存在电磁-机械耦合关系,电网频率下降时 MGP 可以自动释放存于轴系中的动能为电网提供惯性响应。与其他新能源并网惯性响应提升方法相比,MGP 系统在85场景长度,但同步电机旋转速度加快,MGP 转速过长会影响发电机运行效率,因此想要提高 MGP系统惯量只能增加 MGP 等效半径。该提升方案便于安装和设计,只需要增加电子转子等效半径即可,有利于进一步提高 MGP 转动惯量。1.2 一次调频
6、特性新能源负荷增加导致电网频率快速下降时,新能源变流器输出电压频率保持不变,此时 MGP 瞬时响应,向电网释放旋转动能。根据 MGP 惯性响应提升策略,新能源逆变器输出电压频率表示为:fref=KP Udc+KI Udcdt (5)式中 KP电压控制器比例;KI电压控制器积分系数;Udc 直流母线电压值。根据 MGP 惯性响应特性可知,MGP 传输有功功率PMGP可表示为:PMGP=KMGP(M+G+0)(6)式中 KMGPMGP 有功-功角比例系数;M、G、0MGP 向量角度,其中M=2frcf t-rt+0,G=rt-2fgt+0。由公式(5)和(6)可以 MGP 有功功率微分与新能源电网
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