[發(fā)明專利]面向風(fēng)速波動(dòng)的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)無(wú)功功率主動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810090653.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108183510B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐陽(yáng)金鑫;唐挺;姚駿;李夢(mèng)陽(yáng);鄭迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/50;H02J3/16;H02J3/24;H02P9/00
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本技術(shù)方案提供了面向風(fēng)速波動(dòng)的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)無(wú)功功率主動(dòng)控制方法，根據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)速所處的風(fēng)速區(qū)間采用不同的控制方法，以平抑風(fēng)速波動(dòng)造成的電網(wǎng)電壓波動(dòng)。本方法考慮了風(fēng)速波動(dòng)下系統(tǒng)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)需求和雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)極限，考慮了不同風(fēng)速區(qū)間不同主動(dòng)控制手段的適用性，避免了風(fēng)速波動(dòng)引起的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功能力無(wú)法滿足系統(tǒng)無(wú)功需求的問(wèn)題。該控制方法能夠根據(jù)風(fēng)速波動(dòng)程度采取合適的主動(dòng)控制手段，進(jìn)一步發(fā)揮雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的無(wú)功能力，當(dāng)風(fēng)速波動(dòng)后雙饋風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功能力仍能滿足系統(tǒng)無(wú)功需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電控制領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及面向風(fēng)速波動(dòng)的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)無(wú)功功率主動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)

隨著全球能源危機(jī)加劇，新能源開(kāi)發(fā)已經(jīng)受到世界各國(guó)的高度重視，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)尤其發(fā)展迅速。由于中國(guó)風(fēng)能資源較豐富的地區(qū)一般都遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，風(fēng)電正在向大規(guī)模集中開(kāi)發(fā)、遠(yuǎn)距離高壓輸送的方向發(fā)展。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)因其具有有功無(wú)功解耦能力，較小的變流器容量和靈活多變的控制系統(tǒng)，已成為風(fēng)電場(chǎng)的主力機(jī)型。由于大型風(fēng)電場(chǎng)大多位于電網(wǎng)末端，電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓支撐不足，若雙饋風(fēng)電機(jī)組以單位功率因數(shù)運(yùn)行，當(dāng)風(fēng)速波動(dòng)時(shí)，雙饋風(fēng)電場(chǎng)輸出的有功功率變化，將導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)的電壓波動(dòng)，甚至?xí)魅蹼娏ο到y(tǒng)電壓穩(wěn)定性。

針對(duì)上述問(wèn)題，目前主要通過(guò)在風(fēng)電場(chǎng)出口處加裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備來(lái)平抑并網(wǎng)點(diǎn)電壓的波動(dòng)。但是，由于風(fēng)速波動(dòng)具有隨機(jī)性和快速性的特點(diǎn)，通過(guò)電容器和電抗器投切彌補(bǔ)無(wú)功缺額難以滿足補(bǔ)償容量和響應(yīng)速度的要求。有載調(diào)壓變壓器分接頭的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)作次數(shù)有限。靜止無(wú)功補(bǔ)償器具有無(wú)功功率的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)能力，是風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)某Ｓ檬侄巍５秋L(fēng)電場(chǎng)中靜止無(wú)功補(bǔ)償器與風(fēng)電機(jī)組之間的配合較為困難，特別是靜止無(wú)功補(bǔ)償器具有顯著的滯后響應(yīng)，無(wú)法快速響應(yīng)風(fēng)速波動(dòng)，可能導(dǎo)致電網(wǎng)無(wú)功功率缺額，甚至出現(xiàn)電壓過(guò)沖現(xiàn)象，造成風(fēng)電機(jī)組連鎖性脫網(wǎng)。

雙饋風(fēng)電機(jī)組自身具備無(wú)功能力，但是在單位功率因數(shù)控制模式下，無(wú)法充分利用變流器容量，輸出無(wú)功功率支撐電網(wǎng)電壓。部分研究指出大規(guī)模雙饋風(fēng)電場(chǎng)在高電壓遠(yuǎn)距離輸送時(shí)采用定電壓控制模式具有更好的電壓穩(wěn)定性；部分研究分析了雙饋風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部功率關(guān)系，挖掘了定子側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器的無(wú)功輸出能力；部分研究分析了雙饋風(fēng)電機(jī)組功率輸出對(duì)轉(zhuǎn)子電流、定子電流和轉(zhuǎn)子電壓的影響，指出雙饋風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功輸出能力主要受到轉(zhuǎn)子電流的限制，而無(wú)功吸收能力主要受到定子電流的限制。但是現(xiàn)有研究尚未考慮風(fēng)速波動(dòng)下風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功能力和交流系統(tǒng)無(wú)功需求的動(dòng)態(tài)變化。雙饋風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功能力和有功輸出成反比，輸電線路的無(wú)功需求和傳輸?shù)挠泄β食烧龋虼耍?dāng)風(fēng)速升高造成雙饋風(fēng)電機(jī)組的有功輸出增加時(shí)，雙饋風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功能力降低，可能無(wú)法滿足輸電線路增長(zhǎng)的無(wú)功需求，帶來(lái)并網(wǎng)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性問(wèn)題。

綜上所述，雙饋風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功能力尚未得到充分利用，特別是尚未通過(guò)有功與無(wú)功功率的協(xié)調(diào)進(jìn)一步提升無(wú)功功率的控制能力。隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的持續(xù)增加，風(fēng)速波動(dòng)造成電網(wǎng)電壓不穩(wěn)的情況日趨嚴(yán)重，如何協(xié)調(diào)有功及無(wú)功功率，在保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下充分利用雙饋風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功能力成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種風(fēng)速波動(dòng)下雙饋風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功主動(dòng)控制方法，考慮了風(fēng)速波動(dòng)下交流系統(tǒng)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)需求和雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)極限，考慮了不同風(fēng)速區(qū)間不同主動(dòng)控制手段的適用性，避免了風(fēng)速波動(dòng)引起的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功能力無(wú)法滿足交流系統(tǒng)無(wú)功需求的問(wèn)題。該控制方法能夠根據(jù)風(fēng)速波動(dòng)程度采取合適的主動(dòng)控制手段，進(jìn)一步發(fā)揮雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的無(wú)功能力，當(dāng)風(fēng)速波動(dòng)后雙饋風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功能力仍能滿足交流系統(tǒng)無(wú)功需求。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

面向風(fēng)速波動(dòng)的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)無(wú)功功率主動(dòng)控制方法，根據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)速所處的風(fēng)速區(qū)間采用不同的控制方法，以平抑風(fēng)速波動(dòng)造成的電網(wǎng)電壓波動(dòng)，具體包括：