[發明專利]一種基于CS算法的雙饋機組調頻控制方法及系統

有效

• 申請號: 201710868272.7
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107769210B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 路圓圓;甘家飛;汪鋒;潘海;張超
• 申請（專利權）人: 華銳風電科技（集團）股份有限公司
• 主分類號: H02J3/02
• 分類號: H02J3/02;H02J3/46
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

本發明公開了一種基于CS算法的雙饋機組調頻控制方法及系統，該系統包括轉子動能控制模塊、頻率測量模塊；所述控制器參數整定模塊，用于依據CS算法獲得整定后的控制器參數；所述頻率測量模塊，用于監測電網頻率偏差，并當所述頻率偏差大于一預設閾值時，將所述頻率偏差數據發送給轉子動能控制模塊；所述轉子動能控制模塊，通過所述頻率偏差及整定后的控制器參數，獲得需要補充的轉矩，并對轉子側進行變流控制；所述電網頻率偏差為電網頻率與電力系統的標稱頻率的差值的絕對值。本發明可以更合理的安排轉子動能控制參數進行調頻，且不易受外界環境變化的影響，能很快適應系統的變化。

技術領域

本發明涉及一種風電場頻率控制和群集智能領域，特別涉及一種雙饋風電機組調頻控制參數整定的方法。

背景技術

風電并入電網，需提高電網整體調控能力及風電機組自身的調節能力，隨著風電并網運行滲透率的逐步增大及裝機容量的不斷增加，風電場代替常規電源會導致電力系統慣量減小，當發生電源故障脫網或者負荷增大等擾動時，電力系統會出現更大的頻率偏差和更快的頻率下降速度。因此，利用風電場參與電網的頻率調整，增強系統的穩定性，是風電場新技術開發的方向。

常規同步發電機，風機轉速與頻率存在耦合關系，當電網頻率波動時，轉子轉速會隨頻率自動改變，進而改變轉子動能，通過吸收或釋放轉子動能阻止系統頻率的快速變化。而雙饋風電機組采用變流器控制，能夠靈活的調節有功、無功，實現最大風能捕獲，使風機轉速和電網頻率之間不存在耦合關系，進而導致風電機組無法響應頻率變化，失去了常規發電機組所具備的慣性響應能力和一次調頻能力。

雖然雙饋發電機頻率與轉速之間不存在耦合關系，但雙饋風力發電機相比常規同步發電機而言，釋放動能的潛力巨大，對系統轉動慣量的影響不容忽視。因此為完善風電場的調頻能力，增強風電場的穩定性，需要求風電機組一次調頻能力。

針對雙饋風電機組調頻控制，國內外常用的調頻方法一般包括轉子動能控制、超速控制、變槳控制。由于雙饋風機釋放動能的潛力巨大，且在系統頻率變化時能夠迅速向電網釋放動能，提供頻率支撐。而變槳控制和超速控制都采用的是風機減載的手段，從經濟性和調節速度角度考慮具有一定的局限性和缺陷。然而傳統的轉子動能控制參數一般是根據人為經驗試湊確定的，具有很大的主觀性，且控制參數的選取對系統的控制效果影響巨大，因此，為提高系統的性能，研究一種參數優化整定方法極為重要。本研究首次提出一種將布谷鳥搜索 (CS)算法運用到風電調頻領域的方法。

發明內容

本發明針對風電場不具備調頻能力，為提高電力系統頻率變化時風電場的頻率響應能力，提出了轉子動能控制方法，并提出了將CS 算法運用到風電調頻領域，利用CS算法整定控制參數，進而為完善風電場的調頻性能提供新方法。本發明充分利用風電系統的慣量使雙饋機組自身具備調頻能力以及群集智能理論在風電領域的應用。具體而言本發明提供了以下技術方案：

一方面，本發明提供了一種基于CS算法的雙饋機組調頻控制方法，所述方法包括：

步驟1、在雙饋風機控制系統中，監測電網頻率偏差；當所述頻率偏差大于預設閾值時，進入下一步；否則，循環監測所述頻率偏差；所述電網頻率偏差為電網頻率與電力系統的標稱頻率的差值的絕對值；

步驟2、依據所述頻率偏差、頻率偏差變化率及整定后的控制器參數，確定轉子動能控制的轉矩調整值；

步驟3、基于所述轉矩調整值獲得調整后的轉矩，并依據調整后的轉矩調整總有功功率，從而調整電力系統的電網頻率；

步驟4、當所述電網頻率偏差小于等于預設閾值時，結束轉子動能控制，并返回步驟1。

優選地，所述步驟2中整定后的控制器參數的獲取包括：

步驟201、確定控制對象的系統模型，并設置CS算法目標函數；

步驟202、通過CS算法獲得控制器的整定參數，并據此獲得整定后的控制器參數。