بهبود کنترل فرکانس در سیستم قدرت با نفوذ بالای نیروگاه بادی با اصلاح و بهینه سازی حلقه های کنترل توربین بادی، کنترل مرکزی مزرعه بادی و شبکه

مزارع بادی جدید دارای تکنولوژی توربین -ژنراتور سرعت متغیر هستند. در ساختار این تکنولوژی مبدل الکترونیک قدرت، ژنراتور را از شبکه جدا میکند، بنابراین نوسانات فرکانس سیستم از سرعت چرخش ژنراتور مجزا میشود و توربین باد در پاسخ اینرسی شبکه مشارکت نخواهد داشت و با کاهش اینرسی سیستم نرخ نوسانات فرکانس افزایش خواهد یافت. از طرفی با جایگزینی مزارع بزرگ بادی با نیروگاههای حرارتی سطح اقدامات کنترلی شبکه أعم از کنترل فرکانس اولیه، کنترل فرکانس ثانویه و رزرو سیستم کاهش مییابد. در این مطالعه ابتدا شاخصهای افت فرکانس شبکه و روشهای رایج کنترل آن تبیین شده سپس به چگونگی مشارکت توربین باد سرعت متغیر در کنترل فرکانس شبکه پرداخته شده است. در ادامه و با تکیه بر قابلیتهای توربین-ژنراتور سرعت متغیر مانند بازه وسیع تغییرات سرعت، اینرسی بالا و سرعت پاسخگویی بالای مبدل الکترونیک قدرت، توربین باد سرعت متغیر به نحوی مدلسازی شده است که قابلیت مشارکت در کنترل فرکانس شبکه را دارا باشد. در این مدل از حلقه های کنترل مکمل اینرسی، دروپ و دیلود استفاده شده است. استراتژی رایج در بهرهبرداری از مزارع بادی جذب حداکثر توان است اما برای مشارکت توربین باد در کنترل فرکانس شبکه نیاز است تا توربین دارای رزرو باشد. حلقه کنترل مکمل دیلود این امکان را فراهم میآورد تا رزرو مدنظر در توربین باد سرعت متغیر ایجاد شود. برای استفاده از انرژی ذخیره شده در محور توربین در زمان مشارکت در پاسخ اینرسی روشی جدید پیشنهاد شده است. در این روش بر اساس سرعت توربین، انرژی ذخیره شده آن تخمین زده میشود با این هدف که در زمان مشارکت در پاسخ اینرسی حداکثر انرژی به شبکه تزریق شود و در عین حال توربین پایدار بماند. نتایج حاصل از شبیهسازی کارایی مدلها و روشهای پیشنهادی را نشان میدهد.