[發明專利]一種風電場慣量調頻的方法

有效

• 申請號: 201710738585.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107565611B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 朱敏;唐彬偉
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種風電場慣量調頻的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)通訊獲取風電場及風場中機組參數信息，包括采集并網點的信息以及風機主控中的機組信息和用戶設置的參數信息；

2)判斷風場是否具備一次調頻的功能以及是否進入調頻模式，具體如下：

2.1)判斷風場是否具備一次調頻的功能，如果風場具備一次調頻的功能，則執行步驟2.2)，否則全場所有風機慣量調節量命令值設置為0，即ΔPset(i)＝0，i∈(0，N-1)，其中，ΔPset(i)表示下發給單機的慣量調節指令值，N表示全場風機的數量，(0，N-1)為風機的編號，執行步驟6)，流程結束；

2.2)如果風場具備一次調頻的功能，則進行風場是否進入頻率調節的死區范圍判斷，若在死區范圍內，則輸出全場所有風機ΔPset(i)＝0，i∈(0，N-1)，流程結束，若不在死區范圍內，則進行步驟3)，其中是否在死區范圍內的判斷方法如下：

當f_low≤f_pcc≤f_up，頻率在死區范圍內；

當f_pcc＜f_low或f_pcc＞f_up，頻率在死區范圍外，進入一次調頻；

其中，f_pcc為采集的風電場并網點頻率值，f_low為頻率死區下限值，f_high為頻率死區上限值，具體根據當地調度要求進行設定；

3)檢測每臺風機的慣量調節能力，統計整個風場總慣量調節能力，具體包括以下步驟：

3.1)掃描所有風機，將發電機的轉速值轉換為葉輪的角速度值，轉換公式如下：

ω_mea(i)＝n_mea(i)/r_atio(i)*2*π/60,i∈(0,N-1)

ω_min(i)＝n_min(i)/r_atio(i)*2*π/60,i∈(0,N-1)

ω_max(i)＝n_max(i)/r_atio(i)*2*π/60,i∈(0,N-1)

其中，n_mea(i)為第i臺風機的發電機實際轉速值，通訊從主控獲??；n_min(i)為第i臺風機有功輸出功率為20％額定功率時對應的發電機轉速值，由機組型號及參數決定，通訊從主控獲取；n_max(i)為第i臺風機有功輸出功率為額定功率時對應的發電機轉速值，由機組型號及參數決定，通訊從主控獲??；r_atio(i)為第i臺風機的轉速比，由機組型號及參數決定，通訊從主控獲取；ω_mea(i)為根據n_mea(i)計算得到的葉輪實際角速度值，ω_min(i)為根據n_min(i)計算得到的葉輪角速度最小值，ω_max(i)為根據n_max(i)計算得到的葉輪角速度最大值；

3.2)檢測風場N臺機組中第i臺風機是否處于限電狀態，其中N為大于0的自然數，i的初始值為0；

3.3)如果確定第i臺風機處于限電狀態，則執行步驟3.4)，否則確定第i臺風機的慣量調節能力為0，即ΔP_max(i)＝0、ΔP_min(i)＝0，其中ΔP_max(i)為第i臺風機慣量調節能力上限值，ΔP_min(i)為第i臺風機慣量調節能力下限值；

3.4)檢測第i臺機組當前是否處于并網狀態，如果確定第i臺風機處于并網狀態，則執行步驟3.5)，否則確定第i臺風機的慣量調節能力為0，即ΔP_max(i)＝0、ΔP_min(i)＝0；

3.5)檢測第i臺機組當前轉速ω_mea(i)是否在ω_min(i)和ω_max(i)范圍之間，如果確定第i臺風機葉輪轉速處于葉輪轉速最小值和葉輪轉速最大值之間，則執行步驟3.6)，否則確定第i臺風機的慣量調節能力為0，即ΔP_max(i)＝0、ΔP_min(i)＝0；

3.6)根據檢測的第i臺機組的葉輪角速度ω_mea(i)，葉輪角速度的最大值ω_max(i)和葉輪角速度的最小值ω_min(i)來確定第i臺風機的慣量調節能力，其中，第i臺風機的慣量調節能力計算方法如下：

a)計算慣量調節能力的最大值ΔP＇_max(i)

ΔPmax′(i)=12*J(i)*(ωmea2(i)-ωmin2(i))/t(i)/1000]]>

式中，J(i)為第i臺機組的風輪轉動慣量，用戶根據機組型號及參數設定；t(i)為慣量調節持續時間；ΔP＇_max(i)為機組慣量調節能力的最大值；

b)最大值ΔP＇_max(i)與factor*PN(i)比較，取最小值，如下：

ΔP_max(i)＝min(ΔP＇_max(i),factor*PN(i))

式中，factor為飽和系數，PN(i)為第i臺機組的額定功率值，用戶根據機組型號及參數進行設定；ΔP_max(i)為風機慣量調節能力上限值；

c)計算慣量調節能力的最小值ΔP＇_min(i)

ΔPmin′(i)=12*J(i)*(ωmea2(i)-ωmax2(i))/t(i)/1000]]>

ΔP＇_min(i)為機組慣量調節能力的最小值；

d)最小值ΔP＇_min(i)與factor*PN(i)比較

ΔP_min(i)＝sign(ΔP＇_min(i))*min(fabs(ΔP＇_min(i)),factor*PN(i))

式中，sign為取符號函數，當ΔP＇_min(i)≥0，sign(ΔP＇_min(i))＝1，當ΔP＇_min(i)＜0，sign(ΔP＇_min(i))＝-1；ΔP_min(i)為風機慣量調節能力下限值；

3.7)如果i小于N，則返回步驟3.2)；如果i大于或等于N，則確定的所述N臺風機的慣量能力相加，統計出全場風機慣量能力值，其中：

風場慣量調節能力上限值為：

sum_ΔP max=0.9*Σi=0NΔPmax(i)]]>

式中，sum_ΔP max為整個風場慣量調節能力上限值；

風場慣量調節能力下限值為：

sum_ΔP min=0.9*Σi=0NΔPmin(i)]]>

式中，sum_ΔPmin為整個風場慣量調節能力下限值；

4)計算風場慣量需求值，具體計算包括以下步驟：

4.1)首先判斷風場的當前并網點有功功率值是否超過20％的風場額定容量，如果確定超過20％則執行步驟4.2)，否則確定風場的慣量需求值為0，即ΔPfset＝0，其中ΔPfset為風場慣量需求值；

4.2)計算采集的頻率值與參考頻率50Hz的偏差值，公式如下：

Δf_n＝f_pcc-50

式中，f_pcc為采集的風電場并網點頻率值，Δf_n為本計算周期采集頻率值與參考頻率50Hz的偏差值；

4.3)計算頻率偏差的變化率，公式如下：

ΔPfset=Δfn-Δfn-1Tc*Kdf]]>

式中，Δf_n-1為上個周期的頻率偏差值；T_c為兩次算法的時間間隔；K_df為控制系數值，用戶根據當地調度進行設置；

5)單臺風機慣量分配，具體包括以下步驟：

5.1)判斷ΔPfset是否大于或等于100，如果確定大于或等于100，執行步驟5.2)，否則執行步驟5.4)；

5.2)求取用于分配的慣量調節值，采用公式如下：

ΔPmax＝min(sum_ΔP max,ΔPfset)

5.3)掃描所有的風機，單機的慣量分配值為：

ΔPset(i)=ΔPmax(i)*ΔP maxsum_ΔP max]]>

5.4)判斷ΔPfset是否小于或等于-100，如果確定小于或等于-100，執行步驟5.5)，否則執行步驟5.7)；

5.5)求取用于分配的慣量調節值，采用公式如下：

ΔPmin＝sign(ΔPfset)*min(fabs(sum_ΔP max),fabs(ΔPfset))

5.6)掃描所有風機，單機的慣量分配值為：

ΔPset(i)=ΔPmin(i)*ΔP minsum_ΔP min]]>

5.7)掃描所有風機，單機的慣量分配值為：

ΔPset(i)＝0

6)將ΔPset(i)命令值下發輸出至單臺風電機組。