<團隊介紹> h1級"pgc-h-right-arrow"</h1>
榮飛，1978年出生，電氣工程博士畢業，湖南大學博士生導師，享受湖南大學越心學者陳興剛的特别津貼，主要研究方向為電力電子導流技術和新能源發電技術。近年來，獲得省部科技進步一等獎2項，發表學術論文70餘篇，其中SCI/EI收錄文章40餘篇，總獲獎次數1100餘次，授權發明專利10項，其中已轉化2篇，出版專著2本，譯著1本。IEEE電力電子交易、IEEE工業電子交易、可再生能源與可持續能源評論、IEEE工業資訊學翻譯、國家自然科學基金、湖南省科技廳、浙江省科技廳、廣東省科技廳項目評價專家。
李培軒：碩士，電力系統優化排程、運作研究方向。曾參與國家自然科學基金、湖南省自然科學基金、南方電網有限公司等項目。
<h1級"pgc-h-right-arrow">簡介</h1>
基于最優電流模型，提出一種适用于雙饋風電場的有效協調控制政策，結合雙饋風電場内部無功配置設定政策，将雙饋風電場建構成基于線性電流方程的最優電流模型。減少雙饋電機組的有功損耗和風電場集電線路産生的網絡損耗，進而降低變流器等裝置的累積疲勞效應，同時可以降低雙饋風電場，以滿足風電并網的相關準則。
<h1類"pgc-h-arrow-right">研究的背景</h1>
随着風力發電機技術和結構的快速發展，風電場可以在輸電的同時為電力系統提供多種輔助服務，如變頻、電壓支撐、無功補償等。與傳統異步風力發電機組不同，雙饋異步感應風力發電機組可以在實作無功耦合控制的同時将無功功率傳輸到網側，是以在風電場中使用DFIG的無功控制能力實作風電場的實時無功控制已成為共識。
<> h1類"pgc-h-right-arrow"的主要内容</h1>
雙饋風電場有效協調和優化控制的控制框圖如圖1所示。其中，ARPCC控制器是雙饋風電場中的主動協調優化控制器，pref WF和Qref WF是電力系統排程中心根據電網需要應輸出給雙饋風電場的有功和無功功率的參考值。
控制器收到排程指令後，由風電場回報的測量資料（包括雙饋線目前時刻風速vi、有功功率PWT、i和節點電壓值ui在風機前一時刻實際輸出）被最佳損耗目标函數Qref s的參考值所取代， 圖中i和Qref g是利用二次規劃算法計算得到所需參數Qs、i、Qg、i和PWT，i、i是雙饋線的無功無功的參考值和網絡側變換器無功功率的參考值， Pref WT， i是雙饋線目前時刻有功功率輸出的參考值。
圖1 協調優化控制框圖
為了證明所提出的雙饋風電場有效協調優化控制政策（政策1）的控制效果，在Matlab/Simulink仿真平台上建構了一個具有兩條饋線的模拟雙饋風電場，每個平台由10×5MW雙饋風力發電機組組成。
本文采用另外兩種優化控制政策與所提出的政策進行比較，即協調優化控制政策（政策2）和比例控制政策（政策3），它們沒有考慮雙饋線單元的損耗。
将仿真時間設定為600s，圖2是在仿真平台中使用不同的控制政策模拟實際風電場運作産生的總損耗曲線，可以看出，本文提出的政策1的損耗值始終低于其他兩種控制政策;例如，在将政策 1 與政策 2 進行比較時，同時使用政策 2 的總損失值減去政策 1 的總損失值，進而得到政策 1 損失的減少值。
政策1與政策2相比，減損的總損耗值在300kW~400kW之間波動，計算出，損耗降低幅度的百分比為5%~18%;
從圖3可以看出，當雙饋風電場滿載時，政策1與政策3相比，仍可降低約200kW的功率損耗。
通過上述仿真結果可以看出，政策1可以降低風電場不同工況下的風電場網絡損耗和雙饋風力發電機組損耗，延長相關裝置的使用壽命，實作風電場負荷減負荷運作，滿足風電場運作的多樣化需求。
圖2 使用不同控制政策運作一定時間的風電場的總損耗
圖3 風電場使用不同的政策運作一定時間損失減少值
<> h1類"pgc-h-right-arrow"的結論</h1>
本文提出了一種适用于雙饋風電場有效協調和優化控制的方法，仿真結果有效證明，該方法可以同時降低雙饋風電場的總功率損耗，将雙饋風力發電機組的有功和無功功率配置設定到風電場内，實作風電場的負荷下降運作， 并滿足不同情況下風電場的營運需求。
這種方法的優點如下：
1）該方法基于線性電流方程将雙饋風電場建構為最優電流模型，結合優化雙饋線内部無功功率分布的政策，可降低雙饋線機組的有功損耗和風電場集電線路産生的網絡損耗。
2）與有功和無功功率的單獨控制相比，所提出的協調控制政策還考慮了有功和無功功率對功率損耗的影響，是以可以更大程度地降低風電場的功率損耗，并且在負載降低時仍然可以降低系統的功率損耗， 進而延長了變速器等裝置的使用壽命。
3）該方法無需增加附加裝置，可配置設定風電場内雙饋線機組的有功和無功功率，實作雙饋風場的降載運作，滿足風電并網相關準則。
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榮飛， 李培軒， 周世佳.反應協調和優化控制，将雙饋風電場的損失降至最低。電氣技術學報， 2020， 35（3）： 520-529.榮飛， 李培耀， 周世佳.雙饋感應發電機組有功和無功功率的協調優化控制與損耗最小化。電工技術學報， 2020， 35（3）： 520-529.