[發明專利]一種基于直驅式風電機組風電場的功率協調控制方法

無效

• 申請號: 201210259222.6
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102801181A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 牟欣瑋;鮑忠偉;高峰;王玥婷;孫安國;柳成華;訾鵬;戴紅陽;康凱;張穎;胡婷婷;史振宇;叢志鵬
• 申請（專利權）人: 山東電力集團公司煙臺供電公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18
• 代理公司: 煙臺信合專利代理有限公司 37102
• 代理人: 韓珺

技術領域：

本發明涉及一種基于直驅式風電機組風電場的功率協調控制方法，屬于風力發電技術領域。

背景技術：

風電場的大規模接入給電力系統帶來很多新的問題，其中無功電壓問題就是最受關注的問題之一。目前在風電場安裝無功補償裝置是解決風電場并網引起的電壓穩定問題最常見的方法，但是，這些設備價格昂貴，造成風電場投資的增加。隨著風力發電技術的發展，變速恒頻風電機組成為并網風電場的主流機型。這類風電機組包括雙饋式風電機組和直驅式風電機組，它們部分或者全部功率通過具有四象限運行能力的電力電子變流器送入電網，可以實現有功功率和無功功率的解耦控制，具有動態調節無功的能力。我國市場上的變速恒頻風電機組一般采用恒功率因數控制方式，甚至不發出無功，沒有充分利用到此類機型的無功調節能力。

對變速恒頻風電機組獨立的無功控制方法進行研究是不夠的，變速恒頻風電機組變流器受到額定電流的限制，送出有功功率較大的情況下，相應無功調節能力就降低，這樣在較為惡劣的電壓波動條件下，風電場獨立的無功調節就很難滿足維持電壓穩定的無功需求。

目前，并網直驅式風電機組在機端電壓低于設定值且滿足一定延時之后進入低電壓穿越模式，風電機組控制不發出有功功率，無功按最大值發出；當電壓恢復后，有功功率按照一定的速率恢復。如果在若干分鐘內再次進入低電壓穿越模式，由于卸荷裝置的溫度較高，可能會造成切機等后果。由于風速變化、負荷波動以及低電壓穿越等特殊運行方式結束后引起的較大電壓波動可能會造成較為嚴重的后果，如第一次或者再次進入低電壓穿越模式等。

發明內容：

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足而提供一種增加風電場無功功率的調節能力，維持風電場出口電壓水平，預防或避免風電機組進入低電壓穿越模式而造成對電網更大的沖擊，合理的協調控制風電場的有功和無功出力，有效的為風電場出口電壓提供無功支持，維持接入點電壓穩定性的基于直驅式風電機組風電場的功率協調控制方法及系統。

本發明提出了一種基于直驅式風電機組風電場的功率協調控制方法。該方法針對由于風速擾動、負荷變化等引起緩慢且幅度較大的電壓波動，通過調節槳距角降低有功出力，從而增加風電場無功功率的調節能力來維持風電場出口電壓水平，預防或避免由于電壓偏差較大引起風電機組進入低電壓穿越模式，造成對電網更大的沖擊。功率協調控制思想為：在風電場送出母線電壓波動大于設定的門檻值時，如果維持電壓穩定所需的無功功率大于該運行方式下的無功限值，則降低有功功率出力，從而增大無功功率的輸出能力，進一步的幫助風電場電壓的恢復。

本發明給出了功率控制模式的定義：結合風電場接入點安全運行和風電場自身對電壓的要求，將風電場無功功率控制區域劃分為正?？刂茀^域、異常控制區域和緊急控制區域。正常控制區域是風電場接入點電壓波動較小且能夠較快的平息的情況；異?？刂茀^域是指風電場接入點電壓波動較大，可能有進一步惡化趨勢的情況；緊急控制區域是指風電場接入點電壓波動范圍引起風電場機組特殊運行模式的情況。對應三個運行區域，定義風電場的三種控制模式即正常控制模式、功率協調控制模式、特殊控制模式。正?？刂颇Ｊ綖轱L電場機組的一般控制模式，可采用恒功率因數控制也可采用恒電壓控制方式；功率協調控制模式為本發明所提出的方法，該控制方式通過對風電機組有功和無功功率的協調控制，來支持風電場接入點電壓的恢復；特殊控制模式為風電機組在電壓異常情況下采取的非正?？刂颇Ｊ?。

本發明的目的可以通過如下措施來達到：一種基于直驅式風電機組風電場的功率協調控制方法，其特征在于其通過檢測風電場電壓判斷是否滿足啟動風電場功率協調控制模式條件；當條件不滿足時，風電場機組采取正常的控制模式，當滿足條件時，風電場進入功率協調控制模式；在功率協調控制模式下，計算出風電場有功無功的控制量，然后分配到風電場內的單臺風電機組，作為控制信號調節單臺風電機組功率的輸出，進而實現對風電場母線電壓的閉環控制。

為了進一步實現本發明的目的，其特征在于其包括以下步驟：

（1）、實時測量風電場接入點電壓???????????????????????????????????????????????，并將測量獲得的與控制點參考電壓的差值設置為電壓偏差；

（2）、將電壓偏差與設定的門檻值進行比較，判斷風電場是否進入功率協調控制模式，如果，風電場機組采取正常的控制模式進行無功功率的控制，如果，則轉至步驟3；