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风电变流技术 ★ 5.0

双馈并网风力发电机在电压型次同步振荡下的功率稳定策略

Power Stabilization Strategy for Grid-Connected Doubly-Fed Wind Turbines Under Voltage-Type Sub-Synchronous Oscillation

作者 Dongyang Sun · Jun Cao · Zijie Qian · Lu Gao
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年1月
技术分类 风电变流技术
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 次同步振荡 双馈感应发电机 输出功率稳定性 抑制策略 实验验证
语言:

中文摘要

随着可再生能源渗透率的提高,并网系统中次同步振荡(SSO)的风险上升,其成因也日益复杂。当发生次同步振荡时,迫切需要一种有效的抑制策略来维持风电场中双馈感应发电机(DFIG)的输出功率稳定。本文首先研究了英国霍恩西海上风电场的次同步振荡案例,分析了电压振荡对输出功率波动的影响,并指出在电压型次同步振荡下仅抑制电流振荡的局限性。为了在次同步振荡特性变化的情况下提高双馈感应发电机输出功率的稳定性,提出了一种将直接功率控制与增强型线性自抗扰控制(ELADRC)相结合的抑制策略。最后,利用仿真模型和实验平台构建可变次同步振荡环境,验证了所提出的双馈感应发电机次同步振荡抑制策略的有效性。

English Abstract

As the penetration of renewable energy increases, the risk of sub-synchronous oscillations (SSOs) in grid-connected systems rises, with increasingly complex causes. When SSO occurs, an effective suppression strategy is urgently needed to maintain stable output power for doubly-fed induction generators (DFIG) in wind farms. This paper begins by examining the SSO case at the Hornsea offshore wind farm in the UK, analyzing the impact of voltage oscillations on output power fluctuations and highlighting the limitations of suppressing only current oscillations under voltage-type SSO. To enhance the stability of DFIG output power amid varying SSO characteristics, a suppression strategy combining direct power control with enhanced linear active disturbance rejection control (ELADRC) is proposed. Finally, simulation models and an experimental platform are used to construct variable SSO environments, verifying the effectiveness of the proposed DFIG SSO suppression strategy.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,该论文针对双馈风电机组次同步振荡(SSO)抑制的研究具有重要的技术借鉴价值。随着新能源渗透率持续攀升,电网稳定性问题日益凸显,这不仅是风电领域面临的挑战,也是光伏、储能系统并网运行中的共性难题。

论文提出的基于直接功率控制与增强线性自抗扰控制(ELADRC)的功率稳定策略,其核心思想可迁移至阳光电源的多项业务场景。首先,在大型光伏电站并网侧,当电网电压出现振荡时,传统的电流控制策略同样存在功率波动抑制不足的问题。该研究揭示的"电压型SSO下单纯抑制电流振荡的局限性"为我们优化光伏逆变器控制策略提供了新思路,特别是在弱电网接入场景中,直接功率控制结合自抗扰技术可显著提升系统鲁棒性。

其次,对于阳光电源的储能变流器(PCS)产品线,该技术具有直接应用价值。储能系统作为电网稳定器,需要在复杂电网扰动下维持功率输出稳定。ELADRC的抗干扰特性与快速响应能力,可增强储能系统对电网次同步振荡的主动抑制能力,提升产品在新能源基地等复杂并网环境中的竞争力。

技术成熟度方面,论文已通过仿真与实验平台验证,但工程化应用仍需考虑算法实时性、参数整定复杂度等问题。建议阳光电源技术团队重点关注该控制策略在多机并联、混合新能源场站中的协调控制机制,并结合公司在电网适应性测试方面的丰富经验,推动技术从实验室走向规模化应用,为构建更稳定的新型电力系统贡献解决方案。