[發明專利]一種大型風力發電機組的調頻方法及裝置

有效

• 申請號: 201711086732.7
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107947195B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 王建偉;王金浩;雷達;張敏;李勝文;李慧蓬;王朝東;李松博;呂志鵬;孫麗敬;宋振浩;趙婷
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山西省電力公司電力科學研究院;中國電力科學研究院;許繼集團有限公司;許昌許繼風電科技有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

1.一種大型風力發電機組的調頻方法，其特征在于，步驟如下：

根據風力發電機組整機載荷及其仿真測試結果，在保留設定備用容量的情況下，確定風力發電機組的功率與槳距角之間的對應關系；

風力發電機組在發電運行過程中，判斷風力發電機組的實時發電功率是否大于變槳儲能啟動功率；

若大于變槳儲能啟動功率，按照確定的風力發電機組的功率與槳距角之間的對應關系控制風力發電機組，具體包括在保留設定備用容量的情況下，確定風力發電機組的最小允許槳距角，并采用該最小允許槳距角對風力發電機組的槳距角進行限制；

實時檢測電網頻率，采用保留的設定備用容量進行電網調頻控制；采用保留的設定備用容量進行電網調頻控制的過程中，計算電網實時頻率相對于工頻的波動頻率，若波動頻率大于調頻死區限值，則根據波動頻率計算需要風力發電機組提供的有功功率支撐值，以有功功率支撐值與風力發電機組當前的實發功率的疊加值為目標對風力發電機組的槳距角和輸出發電功率進行調整；

最小允許槳距角β_min的計算公式為：

β_min＝max(f(P_mean),β_r)

其中，f(P_mean)為變槳儲能函數，該函數需根據風機整機模型仿真推算結果，采用數學多項式擬合來獲得，max(f(P_mean),β_r)表示f(P_mean)和β_r中的較大值；β_r為風力發電機組的額定功率對應的最小槳距角，P_mean為風力發電機組的實時發電功率；

有功功率支撐值ΔP的計算公式為：

其中，K_f為有功調頻系數，在系統頻率波動時，為虛擬同步發電機有功功率變化量標么值與系統頻率變化量標么值的比值；P_N為風力發電機組的額定功率，f_N為電網額定頻率，Δf為電網實時頻率相對于工頻的波動頻率。

2.一種大型風力發電機組的調頻裝置，其特征在于，包括調頻處理器和調頻存儲器，所述調頻處理器用于處理存儲在調頻存儲器中的指令以實現如下方法：

根據風力發電機組整機載荷及其仿真測試結果，在保留設定備用容量的情況下，確定風力發電機組的功率與槳距角之間的對應關系；

風力發電機組在發電運行過程中，判斷風力發電機組的實時發電功率是否大于變槳儲能啟動功率；

若大于變槳儲能啟動功率，按照確定的風力發電機組的功率與槳距角之間的對應關系控制風力發電機組，具體包括在保留設定備用容量的情況下，確定風力發電機組的最小允許槳距角，并采用該最小允許槳距角對風力發電機組的槳距角進行限制；

實時檢測電網頻率，采用保留的設定備用容量進行電網調頻控制；采用保留的設定備用容量進行電網調頻控制的過程中，計算電網實時頻率相對于工頻的波動頻率，若波動頻率大于調頻死區限值，則根據波動頻率計算需要風力發電機組提供的有功功率支撐值，以有功功率支撐值與風力發電機組當前的實發功率的疊加值為目標對風力發電機組的槳距角和輸出發電功率進行調整；

最小允許槳距角β_min的計算公式為：

β_min＝max(f(P_mean),β_r)

其中，f(P_mean)為變槳儲能函數，該函數需根據風機整機模型仿真推算結果，采用數學多項式擬合來獲得，max(f(P_mean),β_r)表示f(P_mean)和β_r中的較大值；β_r為風力發電機組的額定功率對應的最小槳距角，P_mean為風力發電機組的實時發電功率；

有功功率支撐值ΔP的計算公式為：

其中，K_f為有功調頻系數，在系統頻率波動時，為虛擬同步發電機有功功率變化量標么值與系統頻率變化量標么值的比值；P_N為風力發電機組的額定功率，f_N為電網額定頻率，Δf為電網實時頻率相對于工頻的波動頻率。