IEEE39节点风机风电一次调频探究

IEEE39节点风机风电一次调频10机39节点系统，风电为双馈风机风电场，带有虚拟惯量，下垂控制，综合惯量控制，频率时空分布，惯量时空分布一次调频，不同同步机组出力明显 simulink/Matlab 可加入风机，也可去掉

在电力系统研究领域，IEEE39节点系统是一个经典的测试模型，而将风电融入其中，特别是双馈风机风电场，为系统的稳定性和频率控制带来了新的挑战与机遇。今天咱就唠唠这IEEE39节点风机风电一次调频，基于10机39节点系统展开。

双馈风机风电场控制策略

咱这双馈风机风电场配备了虚拟惯量、下垂控制以及综合惯量控制等一系列高大上的控制策略。

虚拟惯量控制

虚拟惯量控制的核心思想，就是让风机模拟同步发电机的惯性响应。打个比方，当系统频率突变时，风机能够快速释放或吸收能量，就像传统发电机凭借自身惯性来稳定频率一样。在Matlab/Simulink里实现起来，代码思路大概是这样：

matlab 复制代码

% 假设已有风机模型相关参数
omega = get_omega(); % 获取风机转速
df = get_df(); % 获取频率变化率
K = 0.5; % 虚拟惯量系数
P_add = -K * df * omega; % 计算附加功率
% 将附加功率加到风机输出功率中

这里，我们根据频率变化率 df 和风机转速 omega，通过虚拟惯量系数 K 来计算附加功率 P_add，以此来快速响应频率变化。

下垂控制

下垂控制则是建立频率与有功功率之间的线性关系。频率下降时，风机增加有功输出；频率上升时，减少有功输出。代码示例如下：

matlab 复制代码

f = get_system_frequency(); % 获取系统频率
f_nom = 50; % 额定频率
P_nom = 100; % 风机额定功率
R = 0.05; % 下垂系数
P = P_nom + (f_nom - f) / R; % 计算下垂控制后的功率输出

这段代码通过系统频率 f 与额定频率 f_nom 的差值，结合下垂系数 R，来调整风机的功率输出 P。

综合惯量控制

综合惯量控制就是把虚拟惯量和下垂控制综合起来，优势互补。这代码实现起来就稍微复杂点，得综合考虑两者的计算结果并进行协调。

matlab 复制代码

% 虚拟惯量部分
omega = get_omega(); 
df = get_df(); 
K = 0.5; 
P_add1 = -K * df * omega; 

% 下垂控制部分
f = get_system_frequency(); 
f_nom = 50; 
P_nom = 100; 
R = 0.05; 
P_add2 = (f_nom - f) / R; 

% 综合计算
P_total = P_nom + P_add1 + P_add2; % 综合后的功率输出

这样通过综合两个控制策略计算出的附加功率，得到最终更合理的风机功率输出 P_total。

频率与惯量时空分布及一次调频

在这个系统里，频率时空分布和惯量时空分布对一次调频影响重大。想象一下，系统不同位置的频率变化并非整齐划一，而是存在时间和空间上的差异。就好比在某个区域频率下降快，而另一个区域则相对平稳。

通过Matlab/Simulink搭建模型来观察，不同同步机组的出力表现得十分明显。有些机组在频率下降时迅速增加出力，而有些则响应稍慢。这就好比一场接力赛，每个机组都在自己的位置上发挥作用，但速度和节奏有所不同。

当我们在模型中加入风机时，风机凭借其控制策略，积极参与到一次调频中。如果去掉风机，系统的频率稳定性和惯量响应就完全依赖于传统同步机组，其频率波动可能会更大，惯量支撑也相对较弱。

总之，通过对IEEE39节点风机风电一次调频系统的研究，特别是这些控制策略和时空分布的分析，能让我们更好地理解风电接入对电力系统频率稳定性的影响，为未来更稳定、高效的电力系统运行提供有力的技术支持。