风力涡轮机的有功功率控制可以提高电网可靠性

能源部的国家可再生能源实验室(NREL)以及电力研究院和科罗拉多大学的合作伙伴已经完成了一项综合研究，以了解风力发电技术如何通过控制放置在其上的有功功率输出来协助电网。系统。传统上，电力系统的其余部分资源都是围绕风力调整的，以支持可靠和有效的系统。导致本报告的研究对这一概念提出了挑战。

该项研究“风力发电的有功功率控制：缩小差距”发现风力发电可通过调节功率输出来支持电力系统，从而提高系统可靠性。此外，该研究发现，提供有源功率控制通常在经济上是有益的，并且提供这种控制的涡轮机上潜在的破坏性负载可以忽略不计。有功功率控制有助于在不同时间平衡负载与发电，避免错误的功率流，无意识的减载，机器损坏以及潜在停电的风险。

“公用事业和独立系统运营商都在寻求将风能和其他可变发电更好地集成到电力系统中的策略，”NREL分析师Erik Ela说。“很少考虑使用风力发电来支持电力系统的可靠性。”

该研究包括在NREL国家风能技术中心(NWTC)使用涡轮机进行的许多不同的电力系统模拟，控制模拟和现场测试。该研究为批发电力市场的新辅助服务设计提出了建议，研究了风电如何影响西部的系统频率，有无功率控制，并测试了在NWTC使用有功功率控制以更好地了解性能和在为电力系统提供有功功率控制时对风力涡轮机的结构影响。

“尽管许多控制策略已被证明在技术上可行并且已在世界许多地区使用，但目前只有有限数量的风力涡轮机提供有源功率控制，”Ela说。“原因是利益相关者 - 系统运营商，制造商，监管机构和工厂所有者 - 都有不同的目标和观点。本报告涵盖了该主题的许多不同方面，以解决整个风电行业的各种观点。”

Wind是增长最快的发电源之一 - 在世界许多地区提供高达20%的电力。在的一些地区，风有时提供超过50%的电力。将高浓度风能整合到电力系统中的挑战在于它是一种可变的，不确定的资源，通常被认为是“不可调度的”。

本研究中考虑的有功功率控制形式是合成惯性控制，主频率控制(PFC)和自动发电控制(AGC)调节。为风电提供有源电力控制服务，必须做三件事：

风电响应需要提高电力系统的可靠性; 不要削弱它

对于风力发电厂和电力消费者来说，它必须具有经济可行性。由于发电厂可能会为控制产生额外的资本成本并减少其向市场出售的能源数量，因此必须有动力提供服务

有功功率控制不应对涡轮机负载产生负面影响或引起可能缩短涡轮机寿命的结构损坏。

由能源部能源效率和可再生能源办公室资助的综合研究分析了从风力涡轮机毫秒到寿命的时间范围，从涡轮机部件到整个地区的空间范围，以及从经济学到电力系统工程的研究类型，控制设计。

“这项研究的关键点在于，当提供有源功率控制，支持系统频率响应和提高可靠性时，风力发电可以以与传统发电相同或更优的方式运行，”Ela说。

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