随着风电的大规模发展，从电力系统安全、稳定、经济、高效运行的角度来看，风电越来越需要具备传统电源的辅助功能，特别是有功率控制和频率调节。一些风电发展迅速的国家或地区电网规定了风电的一次甚至二次备用容量，但对系统惯性响应没有具体要求。目前，许多研究集中在转子惯性控制、转子超速控制、变桨控制和双馈风机和直驱风机的组合控制上，对支撑系统的频率响应和调节起着重要作用，但也受到风机运行条件的影响，存在调节盲点和备用容量可信度等问题。此外，还需要探索风电调频等辅助服务的市场定位和盈利模式，以促进风电的健康发展。

 

1、风力发电对电力系统的影响

 

1、备用容量需求的增加。电力是日常生活中不可缺少的一部分。风力发电受自身特点的限制，具有一定的不稳定性，用户用电具有随机性和不平衡的特点，导致风力发电与用电之间无法形成相互平衡的动态弥补，无法保证现实生活中发电和用电的完整性和稳定性。随着我们对电力需求的逐渐增加，这种不平衡状态会越来越严重。为了缓解这种情况，我们可以设置一定的备用容量，以进一步缓解当前用电量与风力发电之间的不平衡。目前，风力发电系统不能及时进一步处理电力发电和用电情况，也反映了扩大备用容量的重要性，可有效缓解和减少天气等影响因素造成的电力系统损失。因此，在支持和研究当前风力发电系统时，需要考虑备用容量的重要性，并进一步研究和开发。这一措施还需要研究人员和大量的财政支持。

 

2、惯性响应能力和调频率下降。风力发电系统的建设需要创新技术的支持，需要淘汰一些与当前发展不符的旧发电设备。目前常用的风力发电机组有两种，即双馈风力发电机组和直驱风力发电机组，都是主流的变速恒频发电机组。以变速恒频为主的风力发电机组逐渐取代了提供惯性响应的同步发电机组。由于风力发电变流器的隔离作用，风力发电机组的转子运动和系统频率解耦降低了电力系统的惯性响应能力，在很大程度上失去了调频能力，严重影响了电力系统的频率稳定性。因此，引入参与电力系统频率调节控制的技术迫在眉睫。为保证电力系统频率的安全稳定，引入调频技术，提供有功功率补偿，降低电网频率波动。调频技术不仅有助于风能的转化，而且有利于整个电力系统的安全稳定。

 

二、风力发电中的调频技术

 

近年来，我国风力发电取得了良好的进展，风力发电也为我国能源事业开辟了新的世界。因此，有效提高风力发电能量，满足生产生活需求是当前工作的重要环节。调频技术的出现可以有效提高设备的存储容量和调频能力。

 

1、转子惯性控制技术。当前社会风力发电技术发展良好，其发电机型主要有两种：定速型和变速型。传统的风力发电机大多采用鼠笼式发电机。这种风力发电机最大的优点是可以主动为整个电力系统的运行提供必要的惯性支持，但另一方面，它的容量很小，在频率调节过程中起不到任何作用。在这两种风机中，变速风电机一般采用率较高，具有良好的电力电子变流器控制功能，导致其型号波动范围一般较大。此外，由于其变速性能，在发电系统中操作自然显得方便灵活。由于风电技术不那么辉煌，目前风电能源一般选择最大风能捕获和控制装置，在这种情况下，风机只能在最大功率周围运行，不能使用调频相关技术，更不能有效合理控制，无备用容量，造成很大缺陷。变速风机虽然有很多缺陷和不足，但可以很好的控制和操作。只要在控制目标和策略上进行一定的调整和完善，发电机组就能充分适应系统频率的波动，做出相应的反应，从而实现频率调节功能。

 

2、转子超速控制技术。与转子的惯性控制相比，转子的超速控制可以更有效、更全面地合理地控制转子的运行速度，使风扇不再处于最大功率点，从而保留部分功率备用，并可用于频率调节。目前，转子超速控制技术主要包括控制环节的设计和风机运行模式的改进。例如，在现有的双馈风机中，转子超速控制的使用必须低于额定风速，转子超速控制可以有效地增加辅助频率控制。当风扇频率下降时，转子速度也会下降，不仅可以通过释放部分动能来调整和提高频率反应变化能力，而且可以大大提高整个机组的发电功率，实现频率调节功能。虽然转子超速控制具有上述优点，但在频率调节过程中存在控制和操作盲点。当风速达到甚至即将超过额定值时，机组将通过控制桨距角主动实现功率稳定性。此时，转子转速的提高失去了提高功率的主要作用。因此，转子超速控制的运行仅限于额定风速以下。

 

3、变桨控制技术。在风电发电现有的调频技术中，变桨控制一般选择在风力变化较大的地方。变桨控制的使用首先是有效合理地控制桨距，相应地改变叶片的迎风角度和整体输入的机械能量。其位置也低于最大功率点，也会留出一定的容量供备用，从而有效地控制频率。风速相对稳定时，桨距角度越大，机组备用功率越大。变桨技术在风力发电的应用中具有较强的灵活控制能力，调节范围也很大，可以实现全风速下的功率控制。但其执行机构为机械部件，反应速度非常不敏感，桨距角变化不应频繁，否则机组机械磨损，导致整个系统瘫痪。目前的变桨技术主要用于额定风速，虽然也会产生一定的维护和维护成本，但其效益明显超过缺点。

 

4、组合控制技术。在风力发电的调频技术中，组合控制是比较新兴和流行的，即改进上述三种调频控制技术的综合利用，实现整体控制的系统化。风力发电机组的惯性响应控制、超速控制和变桨控制各有适用范围，各有优缺点，运行条件不一致。在现有研究中，最大功率点一般只用于中低风速，而转子超速控制主要用于额定风速以下。变桨控制虽然适应风速的变化，但一般只用于风速较大的地区。如果这些调频控制技术得到有效的改进和调整，就可以克服各种缺陷，有效提高电网系统的发电功率。因此，在组合控制方面，相关专家应进行合理研究，不断进行系统实践，实现高效灵活的控制。

 

风电技术不断发展，为电力系统提供有效的能源支持，当前风电必须注意调频技术的应用，解决风机运行不稳定的问题，风电技术的成功应用仍需深入探索，积极开发和利用其优势功能，使其与传统电力技术有效合作，最终服务于电力系统的运行。