[發(fā)明專利]一種基于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)頻方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711217269.5
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107732943B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚海燕;曹品;喻思維;余長洲;謝越;劉驍;陳云;熊偉;謝杰靈
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶科凱前衛(wèi)風(fēng)電設(shè)備有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發(fā)明公開了一種基于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)頻方法，所述風(fēng)力發(fā)電機連接有用于控制風(fēng)力發(fā)電機參考轉(zhuǎn)矩的的變頻器，包括以下步驟：判斷風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是否已經(jīng)達到額定轉(zhuǎn)速；若否，則采用慣量響應(yīng)調(diào)頻方法；若是，則采用一次調(diào)頻方法；采用改變風(fēng)力發(fā)電機的有功功率輸出，而改變風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)頻。本發(fā)明還公開了一種調(diào)頻系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機、變頻器以及控制器，所述控制器內(nèi)配置有慣量響應(yīng)調(diào)頻模塊以及一次調(diào)頻模塊。本發(fā)明跟隨風(fēng)速的隨機波動性，進行調(diào)頻策略的響應(yīng)，電網(wǎng)頻率恢復(fù)迅速，并且能抑制頻率的二次跌落，不依賴硬件儲能設(shè)備，大大降低了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)頻方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中，基于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(doubly fed-inductiongeneration，DFIG)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的基于普通異步發(fā)電機的恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢，現(xiàn)已逐漸成為風(fēng)電市場的主流機型。根據(jù)各國風(fēng)電并網(wǎng)相關(guān)要求，風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻將會成為未來電網(wǎng)發(fā)展的一種必然要求。

雙饋型風(fēng)電機組通過變頻器控制電磁功率(包括有功功率與無功功率)的輸出，由于其機械功率與系統(tǒng)電磁功率的解耦、轉(zhuǎn)速控制與電網(wǎng)頻率的解耦，風(fēng)力機轉(zhuǎn)子機械功率無法對電網(wǎng)頻率變化做出快速有效的響應(yīng)，因此其旋轉(zhuǎn)動能對系統(tǒng)慣量的貢獻幾乎沒有。當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時，若風(fēng)電機組不進行任何響應(yīng)，有時甚至?xí)觿∠到y(tǒng)頻率的變化。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)頻方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)電機組未能很好的參與系統(tǒng)調(diào)頻的技術(shù)問題，能夠在不增加硬件設(shè)施的前提下，通過軟件程序控制來改變風(fēng)電機組的有功出力，以幫助系統(tǒng)電網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：一種基于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)頻方法，所述風(fēng)力發(fā)電機連接有用于控制風(fēng)力發(fā)電機參考轉(zhuǎn)矩的的變頻器，包括以下步驟：

步驟1：判斷風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是否已經(jīng)達到額定轉(zhuǎn)速；若否，則采用步驟2的慣量響應(yīng)調(diào)頻方法；若是，則采用步驟3的一次調(diào)頻方法；

步驟2：慣量響應(yīng)調(diào)頻方法，包括以下步驟：

步驟2.1：計算風(fēng)力發(fā)電機的最大調(diào)頻能量：

其中，ΔE_max上為電網(wǎng)頻率上升時，風(fēng)力發(fā)電機所具有的最大調(diào)頻能量，ω為風(fēng)力發(fā)電機的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，ω_r為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上限；

ΔE_max下為電網(wǎng)頻率下降時，風(fēng)力發(fā)電機所具有的最大調(diào)頻能量，ω為風(fēng)力發(fā)電機的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，ω₁為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下限；

步驟2.2：計算調(diào)頻功率：

其中，ΔP_上為電網(wǎng)頻率上升時，風(fēng)力發(fā)電機所需要減少的有功功率輸出；ΔP_下為電網(wǎng)頻率下降時，風(fēng)力發(fā)電機所需要增加的有功功率輸出；t為調(diào)頻持續(xù)時間；f_上0為電網(wǎng)頻率上限值，f_上1為電網(wǎng)頻率最大值，f_下0為電網(wǎng)頻率下限值，f_下1為電網(wǎng)頻率最小值；

步驟2.3：將調(diào)頻功率疊加到風(fēng)力發(fā)電機的參考功率上，計算出風(fēng)力發(fā)電機的參考轉(zhuǎn)矩T_ref：

其中，P_Limint為風(fēng)力發(fā)電機的參考功率，ω_額為風(fēng)力發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速；

步驟2.4：將參考轉(zhuǎn)矩輸入變頻器中，通過變頻器改變風(fēng)力發(fā)電機的參考轉(zhuǎn)矩，從而使得風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速變化，起到調(diào)頻作用；跳轉(zhuǎn)至步驟4；