[發明專利]雙饋變速風電機組的附加頻率控制器參數整定方法

無效

• 申請號: 201210045545.5
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102611132A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王洪濤;劉玉田;孫華東;陳得治
• 申請（專利權）人: 山東大學;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種雙饋變速風電機組的附加頻率控制器參數整定方法，屬于DFIG穩定控制技術領域。

背景技術

風力發電作為技術最成熟、最具規模開發條件的新能源發電方式，在電網中所占的比例不斷增加。目前應用最廣的為雙饋變速風電機組，雙饋變速風電機組轉子轉速與系統頻率解耦，轉速可變范圍較大，通常運行在最大功率跟蹤狀態(曹軍，王虹富，邱家駒.變速恒頻雙饋風電機組頻率控制策略.電力系統自動化.2009，33(13)，78-82.薛迎成，邰能靈，宋凱，等.變速風力發電機提供調頻備用容量研究.電力自動化設備.2010，30(8)：75-80)，風能利用效率最高，但DFIG在系統頻率發生變化時無法像常規發電機一樣做出響應來減緩頻率變化，風電場裝機容量越大越不利電網頻率穩定。針對大規模風電并網后的頻率控制問題國內外學者做過相關研究，基本思想都與增強風機輸出功率與系統頻率的耦合性有關，其中(Lalor?G，Mullane?A，O’Malley?M.Frequency?control?and?wind?turbine?technologies.IEEE?transactions?on?power?systems.2005，20(4)，1905-1913.M.Akbari，SeyedM.madani.Participation?of?DFIG?based?wind?turbines?in?improving?short?term?frequency?regulation.Proceeding?of?ICEE?2010.11-13)為風機添加了虛擬轉動慣量控制環節，即在頻率變化時，通過風機轉子動能的改變來模擬與同步機類似的慣性常數和暫態頻率響應特性，減緩了擾動下系統頻率的變化速率，但對改善擾動后系統頻率最低值作用不明顯；(Durga?Gautan，Lalit?Goet.Control?strategy?to?mitigate?the?impact?of?reduced?inertia?due?to?doubly?fed?induction?generation?on?large?power?systems.IEEE?transactions?on?power?systems.2011，26(1)，214-224.Gowaid?I?A，EI-Zawawi?A，EI-Gammal?M.Improved?inertia?and?frequency?support?from?grid-connected?DFIG?wind?farms.Power?Systems?Conference?and?Exposition(PSCE).2011，1-9)為風機添加一次調頻控制環節，改善了系統的頻率穩定性，但未對不同風速下附加控制的適應性進行分析；(Nayeem?R，Torbjorn?T，Daniel?K.Temporary?primary?frequency?control?support?by?variable?speed?wind?turbines-potential?and?applications.IEEE?transactions?on?power?systems.2008，33(2)，601-612)則進一步研究了類似附加控制器在不同風速下風機為系統提供有功支撐所能持續的時間。與常規發電機一次調頻不同，風機輸出功率調節過程中響應迅速，但所能提供的功率支撐只能持續較短時間，且風速不同時風電機組參與系統調頻所能持續時間不同，在風電機組參與系統調頻過程中應根據風速等變量對附加控制器參數做出調整以充分發揮風機參與系統調頻能力。

針對雙饋風電機組參與系統一次調頻的研究較少，目前研究中已有的一次調頻控制器基本形式如圖1中虛線框內部分所示，圖中f_grid為系統頻率，f_ref為系統額定頻率，1/R為等效的一次調頻系數。電網頻率穩定性研究中的功率擾動通常設為電網失去最大的一臺發電機(電網中一次可發生的最大功率擾動，失去的發電機額定容量約為電網負荷總量的5％)，此場景下電網頻率如果滿足要求則其他大小的功率擾動下電網頻率也是安全的；以往研究中風速多采用固定風速，且一般取高風速，此時風機轉子初始轉速為最大值，參與系統一次調頻過程中可起到較好的效果；但當風速較低時，比如取切入風速(風機運行的最低風速，一般為5m/s)，風機參與系統調頻過程中會因轉速下降過多而無法正常運行。

綜上，現有技術缺點為：