[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

本發明涉及一種大型風力發電機組的調頻方法及裝置，該調頻方法包括：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；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。本發明在不增加機組硬件設備的前提下，通過優化風機主控控制策略，采用變槳儲能的方式實現風機的容量保留備用，為機組進行有功調頻提供了備用功率，增強了風電機組對電網的支撐能力，有利于推廣風電機組大面積掛網運行。

技術領域

本發明涉及一種大型風力發電機組的調頻方法及裝置，屬于風力發電技術領域。

背景技術

能源在社會發展中起著重要的推動作用。電力作為清潔高效的能源形式，關乎國計民生。為應對能源危機和環境壓力，風能、太陽能等新能源受到越來越廣泛的關注。大力發展新能源發電，在改善電網運行經濟性、優化電力系統運行方式以及構建環境友好型電力系統等方面均具有重要意義。

現有風電機組主流機型為變速恒頻的雙饋型風機和直驅型風機，其基本原理是通過變頻器技術調節風電機組的輸出與電網同步，從而避免了電力系統對風電機組轉速的苛刻要求，使風機轉速與系統頻率解耦。但風電機組追求的是最大發電效率，不提供有功備用，因而無法在系統頻率下降時提供類似傳統機組的調頻功能，而這對于傳統發電機組來說是維持系統頻率穩定性非常重要的功能。在此情況下，如果缺失的這部分頻率調節能力得不到補充，將使系統整體慣性和頻率調節能力減弱。因此大型風力發電機組具備有功調頻功能，增強對電網的支撐能力，成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種大型風力發電機組的調頻方法及裝置，用于解決現有風力發電機組不提供有功備用導致電網調頻功能無法實現的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種大型風力發電機組的調頻方法，步驟如下：

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；

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。

進一步的，還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。

進一步的，采用查表法或數學多項式擬合來確定所述最小允許槳矩角。

進一步的，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。

進一步的，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需要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。

本發明還提供了一種大型風力發電機組的調頻裝置，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：

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；