·７４· 科技论坛 双馈风电机组频率特性研究 陈启航 （东北电力大学电气工程学院，吉林吉林１３２０００） 摘要：随着风力发电的快速发展，电网系统中风电的渗透率逐步提高，带来了系统中调频的压力，本文在分析双馈风电机的原理基 础上，对双馈风电机调频方法进行研究，建立双馈风电机模型，并通过仿真来分析双馈风电机组应对系统发生频率舜变时的运行情况。 关键词：风力发电；双馈风机；系统频率 １概述 经过ＰＩ控制器给出桨距角的参考值＆，其动态过程为 我国近年来在以风力发电、生物质能发电、太阳能光伏发电等 为主的可再生能源发电得到了快速发展。其中，风力发电发展速度 和规模均居于可再生能源之首，成为技术最成熟、最具规模化开发 和商业化发展的可再生能源发电方式。随着电网中风电比重的增 长，尤其是在我国风力资源丰富的地区，大规模风电接入对电网安 全稳定运行造成了巨大的压力和挑战。如何降低风电接人对电网的 不利影响仍然是当前国内外风力发电领域需要研究的重要课题。大 规模风电接入电网带来的主要问题有电网调峰调频压力增大、电网 电压控制难度提高、局部电网接入能力不足、电网稳定运行的风险 增加、由于风机性能差异造成的电网二次冲击等ｆｌ１。其中，频率问题 艮＝（ ＋‘ 等）Ｓ （ 一 嘲 （Ｉ ３） 是日益受到关注的热点之一。虽然国家标准《风电场接入电力系统 技术规定》中已对风电机组的频率响应特性作出明确要求目，但仍缺 乏必要的测试手段对风电机组的频率响应特性进行测试。由此可 见，开展风电机组频率响应测试是保障风电机组电网适应性水平的 重要手段之一。本文主要研究了双馈风机在电力系统频率突变时的 响应，并给出频率响应的仿真结果图。 ２双馈风电机组频率响应 双馈风电机组采用双脉宽调制（ＰＷＭ）变频器实现转速与电网频 图１转速控制模块 图２变桨ＰＩ控制器 率解耦［３１，机械功率与电磁功率解耦，使得其转子的转动动能对系统 双馈风电机组的变桨伺服系统的动态响应过程可以表示为 的惯量几乎没有贡献，因此导致了当系统频率变化时，双馈风电机 组响应能力的降低。在电网发生频率扰动时，系统惯量对于频率变 化起决定作用，惯量越大，系统频率变化越慢，反之，惯量越小，频率 式中，Ｔ。为伺服系统的时间常数；Ｂ桨距角响应值； 一桨距角 变化越快 。若大量双馈风电机组接入电网，必然会替代系统中的部 变化速率，正常运行时限值在士１０。。 丢（ ｒ卢） ：— （４） （５） 分常规火电机组，导致整个系统惯量相对下降。理论上，若不考虑变 流器的影响，对于ＭＷ级双馈风电机组来说，自身的惯性响应时间 常数在２—６ｓ间，与常规火电机组相当。如果双馈风电机组能够主动 参与电力系统调频，就可以缓解甚至避免风电替代常规电源导致系 统惯量下降。由于双馈风电机组的有功和无功解耦控制，可通过附 加控制环节释放风电机组储存的旋转动能参与系统调频。 风电机组参与调频的常用附加控制方式包括转速控制和桨距 角控制： ２．１转速控制。 发电机的转子中存在动能，其中动能表达式为 用一阶系统来表示变桨伺服系统为 Ｇ 艮（ ） ＋ｊ 变桨伺服系统控制框图如图３所示。 图３变桨距伺服系统模型 Ｅ＝ １ 桨距角控制是一个机械过程，通过桨距角调节机组功率变化相 Ｊ 可以用来调整频率波动中周期较长、变化较慢的部分，即慢 ２ （ｆ１） 对较慢，上式中：Ｊ为机械转动惯量，∞是转速。发电机组可以通过控制 变分量。由于桨距角控制会改变风能利用系数，进而改变双馈风电 转子的转速来进而释放或者吸收转子的动能。转子动能的变化量为 机组的功率输出，因此系统频率变化中因功率长期缺额或过高造成 的频率变化，也可由桨距角控制加以调节。双馈风电机组常用的变 △Ｅ＝ （ ； ；） （２） 桨控制策略如图４所示。 其中变化前后的转速分别为∞。和∞ ，对于双馈风机的转速 调节范围一般为同步转速的土０．３ｐｕ。在双馈风机的转子侧变流器的 有功功率参考值中，引入一个和系统频率变化相联系的有功功率参 考值，这样使得转子储存的动能可以主动的响应系统的频率变化。 由于转速控制过程时间周期短、变化快，利用转速控制能有效 应对频率波动中周期短、变化迅速的部分，即快变分量。这与常规机 组的一次调频类似。转速控制框图如图１所示。 ２．２桨距角控制。 风电机组的变桨控制主要是保证转子转速运行在安全的范围 图４桨距角调节模块 内，并且在额定风速以下要控制转速实现最大风能捕获，在额定风 通常情况下，一次调频采用转速控制并辅以桨距角控制，二次 速以上要通过变桨控制来实现机组的恒功率运行。 调频采用桨距角控制方式。 变桨控制通过计算发电机转速ｓｐｅｅｄ和参考值ｓｐｅｅｄ， 偏差， ３仿真分析 （转下页） 科技论坛 ·７５· 中药黄芪在保健品中的应用概述 刘霜琪李冰菲苏慧朱艳华 （黑龙江中医药大学药学院，黑龙江哈尔滨１５００４０） 摘要：黄芪为常用补气药，始栽于《神农本草经》，列为上品，本文查阅经典中医药著作和大量的现代文献，整理黄芪药理作用及其 在保健方面与各味中药的联合应用，论述了黄芪在保健方面的应用概况和使用概率，旨在为广大医药工作者对黄芪在保健方面的使用和 研究提供理论依据。 关键词：黄芪：保健；配伍 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｌｏｏｋ ｏｖｅｒ ｃｌａｓｓｉｃ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｍｅｄｉｃｉｎｅ ｗｏｒｋｓ，Ａｓｔｒａｇａｌｕｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｑｉ ｄｒｕｇ ｃｏｍｍｏｎｌｙ，Ｉｎ ｔｈｅ｛ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍｅｄｉｃｉｎｅ｝， ｛ｍｅｄｉｃｉｎｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ｝，｛Ｄｒｕ￣ｄｆ ｊｕｓｔｉｃｅ ａｒｅ ｒｅｃｏｒｄｅｄ．Ｉｎｉｔｉａｌｌｙ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ｛Ｓｈｅｎ Ｎｏｎｇ’ｓ Ｈｅｒｂａｌ Ｃｌａｓｓｉｃ｝，Ａｓ ａ ｔｏｐ ｇｒａｄｅ，ｓｗｅｅｔ ａｎｄ ｗａｒｍ，ｑｉ Ｓｕｎ，ｓｏｌｉｄ ｆｏｒｍ ａｎｔｉｐｅｒｓｐｉｒａｎｔ，ｄｅｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ，ｗａｔｅｒ ｓｗｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｉｓｓｕｅ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ．Ｓｏｒｔ ｏｕｔ ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｓｔｒａｇａｌＵＳ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｖａｒｉｏｕｓ ｈｅｒｂｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈ ａｓｐｅｃｔ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｓｔｒａ— ｇａｌｕｓ ｉｎ ｈｅａｌｔｈ ａｓｐｅｃｔ，ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｈｅｌｐ ｔｈｅ ｍａｊｏｒｉｔｙ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ｗｏｒｋｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ａｓｔｒａｇａｌｕｓ ｉｎ ｈｅａｌｔｈ ｃａｒｅ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｓｔｒａｇａｌｕｓ ｈａｓ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｈｅａｌｔｈ ｃａｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａｓｔｒａｇａｌｕｓ；Ｈｅａｌｔｈ；Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ 黄芪为豆科植物蒙古黄芪Ａｓｔｒａｇａｌｕｓ ｍｅｍｂｒａｎａｅｅｕｓ ｆＦｉｓｃｈ．） 芪的这类保健品就是将黄芪多糖与其他中药配合使用，如分别与： ３１、西洋参中皂苷与粗多糖成分 、当归中多糖与中性油成 Ｂｇｅ．ｖａｔ．ｍｏｎｇｈｏｌｉｅｕｓ （Ｂｇｅ．）Ｈｓｉａｏ或膜荚黄芪Ａｓｔｒａｇａｌｕｓ 枸杞多糖［ｍｅｍｂｒａｎａｃｅｕｓ（Ｆｉｓｅｈ．）Ｂｇｅ．的干燥根，甘、微温，归肺、脾经＿ｌＩ。黄 分目、茯苓中多糖与三萜类成分［６１、人参中皂苷和多糖成分 、党参多 芪的主要成分为多糖类、皂苷类、黄酮类、氨基酸、微量元素及其有 糖【８】、红景天中红景天苷与水溶性粗多糖、熟地黄多糖、大枣中皂苷 机物等［２１，具有补气升阳，固表止汗，利水消肿，生津养血，行滞通痹， 及多糖类成分、蜂王浆中免疫球蛋白、阿胶中蛋白质与氨基酸、鹿茸 托毒排脓，敛疮生肌之功效Ⅲ。临床药理作用主要有提高免疫力，抗 中多糖与醇提物 、灵芝多糖『】０１、黄精中的蒽醌类与木质素类成分、 衰老，提高机体抗应激能力，强心作用，调节血糖血脂，对造血功能 女贞子多糖［”］、山药多糖、玛咖乙醇提取物、淫羊藿多糖与淫羊藿苷 ㈣障碍有明显的保护作用，对肾脏和肝脏有明显的保护作用，抗菌、抗 木瓜中的木瓜苷与木瓜籽中氨基酸、巴戟天多糖 】、桑椹黄酮 病毒及抗肿瘤等作用。保健品方面主要用于免疫性疾病、血液疾病、 类成分、三七总皂苷等。黄芪多糖［２１与这些成分配伍使用制成了各种 内分泌性疾病、心血管疾病，提高机体应激能力，抗辐射损伤、清除 保健品。 氧自由基、抗病毒等的防治与辅助治疗。随着黄芪在药物应用研究 ２辅助降血糖功能 的逐步深入，其在保健品中的应用研究也取得了一些进展，我们对 黄芪多糖分别与西洋参中多糖成分、茯苓多糖、熟地黄低聚糖、 国家食品药品监督局网站中含有黄芪的１６０余种保健品的保健功 麦冬多糖 、葛根素旧、蜂王浆中胰岛素样肽类、苦瓜皂苷 、山药、 能及组成进行统计分析，现综述如下。 桑椹配合使用可起到调节血糖的作用。 １增强免疫力功能 ３辅助降血脂、辅助降血压功能 在我们统计分析的保健品中，具有提高免疫力功能的保健品最 黄芪多糖分别与西洋参中多糖、当归中阿魏酸、山楂总黄酮 、 多，现代药理研究证明多糖类成分具有增强免疫力的作用，含有黄 银杏黄酮、三七总皂苷等合用具有调节血脂作用；黄芪多糖与大枣 （转下页） 、在上述基础上，通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下进行建模仿真，并 设置在１ｓ时，系统频率突然下降，通过仿真来观察这种条件下双馈 风机的频率响应情况。双馈风电机组应对频率瞬变运行情况如图５ 所示 ４结论 ／ ｆ＼ ／ 、 ／ ＼ ／ 』 ｊ＼ 一 ＼＾ｒ／ Ａ有功变化曲线 九 ｔ Ｄ风力机桨距角变化曲线 图５双馈风电机组应对电网频率瞬变运行·隋况 本文介绍了双馈风电机组参与系统调频时的控制方法，并通过 仿真验证了系统发生频率瞬变时双馈风电机组的频率响应。随着风 电渗透率的不断提高，风力发电机组参与到系统调频中去是必然的 趋势，优化的调频控制方法有待进一步的研究。 参考文献 ［１］沙倩．双馈感应发电机型并网风电场控制策略研究［Ｄ］．南京：东南 大学。２０１２． 【２］戴慧珠，迟永宁．国内外风电并网标准比较研究叶中国电力， ２０１２，４５（１０）． Ｂ无功变化曲线 —一 【３］田汝冰，叶鹏，朱钰，等．双馈风电机组参与电网一次调频的控制策 略【Ｊ］．东北电力技术，２０１４，３５（８）：１－５． ～、 ／ ／ Ｊ 【４］刘沛灿，朱晓荣．双馈感应风力发电机组的频率控制策略［ｃ】．中国 高等学校电力系统及其自动化专业，第二十七届学术年会，２０１１． 作者简介：陈启航，吉林省吉林市，东北电力大学硕士研究生，从 事风力发电并网方向。 Ｃ发电机转速变化曲线
