当电力系统出现功率扰动时频率的变化率与电源和负载有功功率的差额成正比例关系，所以可以在风电机组的有功功率控制器附加频率响应环节，在频率下降时增加有功输出以及在频率上升时减少有功输出，在这个过程中风电机组的动能变化与同步机组相同，从而释放出风电场的“隐藏惯性”降低频率波动过程中的变化率和一次调频过后的稳态频率差值。在前述的减载控制策略基础上具有频率响应功能的风电机组有功功率控制框图如图6－17所示。
图6-17 具有频率响应功能的风电机组有功功率控制框图
根据我国《风电场接入电力系统技术规定》中规定的风电场功率控制系统应具备调频能力的要求：当风电场输出有功功率超过所有机组额定总功率的20%时，风电机组应具备在20%额定总功率到实际功率的区间内连续平滑调节有功功率输出的能力，并应具有一定的功率备用能力参与系统调频等有功功率的调节过程，本有功控制策略中的功率模式选择器可以根据风电机组的运行状况决定是否参与调频。
图6－18所示为风电机组电磁功率参考值Peref的计算流程图。当机组通过测量的风速v查询v－Pmax关系表确定的机组最优输出电磁功率Pmax小于20%的机组额定功率PeN时，系统不减载运行和参与调频，直接以查询所得Pmax和转速保护模式选择器以及辅助转速保护控制器计算的用于转速保护的功率修订值Pvp相减，就可以得到机组输出电磁功率的参考值Peref＝Pmax－Pvp。当Pmax＞0.2PeN时，风电机组具备减载参与调频的功能，功率模式选择器输出有功功率的参考值Pf＝kp×Pmax且还需满足0.2PeN≤Pf，其中系数kp＝1－τ＋kf由减载及附加频率控制器计算所得，由减载系数τ和频率响应环节输出的系数kf共同决定。
图6-18 风电机组电磁功率参考值Peref的计算流程图
频率响应环节采用下垂控制模拟同步机组调速器在频率变化时的动作特性，使风电机组在电力系统频率发生变化时模拟同步机的响应特性参与一次调频，根据电网频率的偏离情况快速改变风电场输出的有功功率主动衰减引起频率变化的冲击功率，达到平抑频率波动的效果。采用的下垂控制中风电机组输出有功功率的变化量ΔP与系统频率的变化量Δfsys的关系如式（6－5）所示：
(www.xing528.com)
式中，f0和P0分别表示系统频率的额定值和风电机组的最优输出功率；σf为风电机组的静调差系数，是风电机组静态频率特性的表现，通过式（4－2）也可以得到减载系数τ和σf的关系：
式中，ΔPmax为风电机组的减载功率，也是在频率跌落时风电机组可安全增加的最大功率。电力系统正常运行时一般要求频率偏离额定值不能超过0.2 Hz，所以当系统频率跌落幅度Δfsys达到0.2 Hz时风电机组就要释放出所有的备用功率以维持频率安全。通常常规发电机组的静调差系数为3%～5%，所以若风电机组参与调频时表现出的静态频率特性与常规机组相似，减载系数可整定为8%～13.3%。
在一次调频的实际应用中为了提高机组在小扰动下的稳定性还需要设置频率调节死区fDB，在不影响频率变化率的前提下减少调频器的动作次数。考虑调频死区后的频率下垂控制器的数学表达式如式（6－7）所示：
式中，fL为频率跌落时机组为了支撑频率安全需要满发功率的频率。图6－19所示为下垂控制器的频率响应特性。
图6-19 下垂控制器的频率响应特性
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
