文 献 综 述
1. 研究背景
近年来，在全球范围内煤和石油等化石能源正日趋枯竭，气候变暖等环境问题日趋严重。在此背景下以风能和太阳能为代表的绿色可再生一次能源越来越受到人类的重视，并得到了快速的发展，其中风力发电技术发展最为迅速[1]。风力发电作为一种常见的分布式发电形式，对于缓解能源危机、有效利用新能源具有重要意义。分布式发电主要有以下特点：(1)提高能量利用率。(2)减少各种碳化物的排放，比较环保。(3)提高电能质量和供电的可靠性。(4)减少了由电能远距离传输所带来的线损和各种稳定方面的问题。(5)延缓了由于负荷不断增长所造成的电网的不断膨胀[2]。然而，尽管分布式发电具有环保好、灵活性高等优点，但其对电网的影响又是一个不得不考虑的问题。IEEE P1547对分布式能源的单独并网标准做了规定：当电力系统发生故障时，分布式能源必须马上退出运行。这就大大限制了分布式能源的充分发挥，也间接限制了对新能源的利用[3]。将分布式电源以微电网的形式接入配电网，被普遍认为是利用分布式电源有效的方式之一[4][5][6][7]。微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统[8]。凭借微电网的运行控制和能量管理等关键技术，可以实现其并网或孤岛运行、降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。
但是风电渗透率的不断增高，给传统电力系统的安全稳定运行带来了很多前所未有的挑战。当前主流风力发电机组是变速风力发电机组(Variable Speed Wind Turbine,VSWT)，其与传统火电机组不同，变速风力发电机组转速与电力系统频率解耦，不具备惯性响应及辅助调频能力，大规模风电接入替代了部分传统电源，减小了整个电力系统的惯性，削弱了电力系统的频率调节能力，严重威胁了电力系统的安全稳定运行。
2. 国内外现状
自然界中风能是一种具有随机性和波动性的资源，风电功率与风能具有强相关性，风速的随机性变化导致风电功率具有很强的不确定性[9][10]，而电力系统的频率稳定是建立在系统中的同步发电机组的输入功率与输出功率相同的基础上的，大规模的风电功率接入，导致电力系统功率平衡受到挑战，对电力系统的频率稳定造成了一定程度的威胁。文献[11]讨论了发电系统的一次调频和二次调频，分析加入风力发电后风-火互补发电的区域频率控制，仿真结果数据验证了风-火互补发电的区域频率控制的可行性。文献[12]推导了含不同比例风电的系统总功率波动模型，并以此为基础描述了电力系统最大频率偏差、一/二次频率调整速度等指标，仿真说明高风电比例接入对系统一/二次频率调整速度影响不大，但是风电功率的接入增加了电力系统的二次调频备用需求。文献[13]总结了近年来美国加州及美国西部因风电和太阳能接入引起的系统的频率响应能力的变化，分析了机组组合、调速器迟延及风电场参与调频对电力系统频率响应的影响，分析结果说明，在系统备用不足情况下风电场参与电力系统调频十分有助于电力系统的频率稳定。
变速风电机组参与电力系统调频的研究集中在风电机组为电力系统提供惯性支撑的研究、风电机组为电力系统提供一次调频的研究、风电机组为电力系统综合提供惯性响应和一次调频的研究。
2.1 惯性支撑
大规模风电机组的接入，一定程度上降低了电力系统的惯性，电力系统频率稳定受到严重威胁。因此，让风电机组为系统提供惯性支撑具有重要意义。文献[14]分析高风电渗透率电力系统中风电机组为电力系统提供惯性支撑的能力，结果说明在电力系统N-1故障中风电机组虚拟惯性能够有效降低电力系统频率变化速率和电力系统频率最低点，从而保障电力系统频率稳定。风电场的虚拟惯性能够在系统频率跌落时自发提供有功支撑，稳定系统频率，是风电场参与电力系统调频的一种有效手段。
2.2 一次调频
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