李红刚，王红庆，蒋成博，卢晓光

(1.平高集团有限公司，河南 平顶山 467001；2.许昌许继风电科技有限公司，河南 许昌 461000)

0 引言

新能源风电在发电领域占比逐年增大，且仍将迅猛发展，对电网影响愈发显著[1-3]。电力系统电力电子化特征凸显，电力系统旋转备用容量及转动惯量相对减，导致电力系统安全稳定运行的压力增大[4-5]。为改善风电运行特征，缓解电网运行压力,进行风电虚拟同步机的研究[6-9]，以主动支撑电网。本文基于此背景，结合主动支撑项目，进行风电主动支撑过程中的能量调配策略的研究。风力发电机组正常发电状态与电网频率处于解耦状态，没有相互关联[10]。风电虚拟同步机开发即建立电机发电功率输出与电网频率之间的动态关联过程[11-15]，利用控制手段在电网波动过程中主动支撑电网平稳运行。风机正常发电时，由风轮吸收能量，经传动链带动发电机转动发电[16-17]，这个能量转换传递过程是由实际旋转机构实现的，具有实际惯量特征。而电机输出功率随电网频率波动的主动支撑惯性特征，是由电力电子机构通过控制调配实现的，其本身不具备惯性特征，本文称为风机虚拟旋转轴。本文研究重点的是建立风机虚拟旋转轴与实物旋转轴之间的能量转换联系。通过分析实物旋转轴上的惯量储备及能量吸收转换特点，寻找可利用调频支撑功率特性。另外通过虚拟轴调频特性的改变，研究调频对整机运行的影响。

1 风机实物轴可调频能量分析

风机实物轴可获得的调配能量有风轮吸收的风能和风轮自身的惯性动能[18]。……