[發明專利]基于動態無功約束的雙饋風電場風速波動緊急控制方法

有效

• 申請號: 201711480752.2
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108199382B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 歐陽金鑫;李夢陽;唐挺;張真
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/50
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發明公開了一種基于動態無功約束的雙饋風電場風速波動緊急控制方法，當風速波動造成接入點電壓U_acc＞U_acc,max或U_acc＜U_acc,max時，啟動無功功率緊急控制。當風速波動造成有功功率增加，同時Q_ll＜Q_op＜Q_ul時，無功控制參考值設置為Q_op1；如Q_op＜Q_ll或Q_ul＜Q_op，無功控制參考值為Q_ll；若P_s＜P_s,st且Q_ll＜Q_op＜Q_ul，無功控制參考值為Q_op2；如Q_op＜Q_ll或Q_ul＜Q_op，無功控制參考值為Q_ul。本發明較全面地考慮了無功控制條件和目標的動態變化過程，能夠充分發揮雙饋感應發電機的無功能力，可以在一定的范圍內快速且有效地平抑風速波動對電網電壓的影響，具有控制效率高、原理簡單、對發電機組和雙饋感應發電機沖擊小等優點。

技術領域

本發明涉及電力系統控制領域，具體涉及一種基于動態無功約束的雙饋風電場風速波動緊急控制方法。

背景技術

近年來風力發電在全球范圍內迅猛發展。風力發電具有隨機性特點，風電機組的輸出功率隨風速波動變化，不僅使得電力系統有功平衡面臨挑戰，由于無功損耗等隨有功功率變化，系統的無功平衡同樣面臨風險。隨著可再生能源發電需求的增加，建設大型海上風電場和內陸風電基地并通過高壓遠距離輸電線路接入電網，成為風電開發的主要模式之一。由于大型風電場的功率波動加劇，加之缺乏有效的電壓支撐，風電系統的無功電壓問題更為突出，甚至可能造成系統電壓穩定問題。

在風電場出口母線進行無功補償是目前解決風電接入引起的電壓無功問題的主要方法。但是，由于風速波動具有隨機性和快速性的特點，通過電容器和電抗器投切平抑無功缺額難以滿足補償容量和響應速度的要求。靜止無功補償器具有無功功率的實時調節能力，是風電場無功補償的常用手段。但是，風電場具有運行的多態性和輸出的多樣性特征，風電場中靜止無功補償器之間以及與風電機組之間的配合較為困難。特別是靜止無功補償器具有顯著的滯后響應，無法快速響應風速波動，可能導致電網無功功率缺額，甚至出現電壓過沖現象，造成風電機組連鎖性脫網。

基于雙饋感應發電機的雙饋風電機組是目前風力發電的主力機型之一。雙饋感應發電機轉子繞組通過四象限變流器與電網相連。變流器一般采用矢量控制手段，根據雙饋感應發電機轉子轉速參考值和無功功率參考值，為發電機提供可控的轉子交流激磁電壓，實現輸出有功和無功功率的解耦控制。目前，雙饋風電機組常采用單位功率運行，無功功率的控制參考值始終為零，其無功輸出能力并未得到有效的利用。

近些年，雙饋風電系統的無功功率控制得到大量的關注。但是研究的重點在于電網故障下雙饋感應發電機對電網暫態電壓的支撐方面。針對風速波動的影響，一些研究提出利用控制器的改進實現風電場無功功率輸出能力的提升，從而減小電網電壓波動。另外一些研究從無功分配的角度，提出利用雙饋感應發電機轉子側和網側變流器的配合、多個雙饋感應發電機之間的配合或者雙饋感應發電機與靜止無功補償器等無功補償設備之間的配合來平抑接入點電壓的波動。但是，這些方法均未給出風電場無功調整量的具體確定方法，也未考慮動態條件下電網無功功率需求的變化。