2 风电场有功调节特性

火电机组有功调节特性是指汽轮机稳定运行时，在调节系统作用下，转速变化与输出功率变化直接的对应关系，可以通过机组的功频静特性曲线描述，反映了发电机的一次调频能力。不同类型风电机组对应的有功调节特性有所差异，异步风力发电机组直接与电网相连，在系统频率改变时可以自动释放部分旋转动能，转矩变化，输出功率随之改变，不同于火电机组的一次调频但是可以提供短时的有功支撑;双馈式感应风力发电机由于采用双PWM变换器进行控制，使其机械功率与电磁功率解耦，转速与电网频率解耦，因此失去了对系统频率的快速有效响应，其旋转动能对整个系统惯量几乎没有贡献，这个角度看双馈式感应发电机不能参与系统一次调频。

异步风力发电机采用定桨距控制，功率调节完全依靠叶片的气动特性，输出功率随风速的变化而变化，功频静特性系数由机组自身特性决定;双馈式感应风力发电机采用变桨距控制，有功无功解耦控制使得转速不能有效跟踪系统频率，风电机组控制技术可快速精确地控制风机桨距角，从而快速地控制风电机组发出的有功功率，在风机控制回路中引入附加频率控制环节，通过对风机扭矩控制进行有功备用来实现风电机组一次调频。前提是，风电机组可以进行有功备用，并且检测到频率偏差时有功备用可以有效释放。

图2描述了双馈式感应发电机输出功率与转速之间的关系，对风机进行限值输出用于机组一次调频有功备用。通过设定功率基准值Pref低于风机额定功率进行备用，其中Pref=τPn，τ为一次备用比率(τ≤1)。这种方法的限制是，备用容量只有在风速高于额定风速是恒定值，此时风电机组出力可以在Pref和τPn之间;然而在低风速下备用则变为零。

图2 风力发电机输出功率与转速关系

通过发电机转矩基准值的设定来实现一次调频，基准值的设定包括两个方面：

Tref=Tref1+Tref2

转矩基准值：

参与一次调频的转矩基准值：

其中

PMDP为最大输出功率;f0为工频;Kreg为功率调节系数;k为功频静特性斜率。

如果Pref≤PMDP(0<Ω≤Ω1)转矩基准值为：

参与一次调频的备用为零，因此：Tref2=0

经过上述对双馈式感应发电机通过机组控制回路中控制方式改进可以参与一次调频，但是这种处理方法是采取风电场降额发电并不经济，同时与不少风电场本来就对机组采取降额发电进行有功备用参与系统实时调度任务相互牵制，从系统调度与控制角度来看，风电场参与二次调频比一次调频任务更可行和更紧迫。