[發(fā)明專利]一種風(fēng)電場(chǎng)一次調(diào)頻控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810169698.8
• 申請(qǐng)日: 2018-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN108306312B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩;許洪華;徐浩;張雷;林資旭;李海東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科諾偉業(yè)風(fēng)能設(shè)備（北京）有限公司;北京科諾偉業(yè)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

一種風(fēng)電場(chǎng)一次調(diào)頻控制方法，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)控制系統(tǒng)采集的并網(wǎng)點(diǎn)頻率f、風(fēng)電場(chǎng)出口實(shí)際有功功率P_act、無功功率和各臺(tái)機(jī)組風(fēng)速，利用線性插值方法計(jì)算當(dāng)前風(fēng)速下風(fēng)電場(chǎng)各臺(tái)機(jī)組的最大可發(fā)有功功率P_curve[i]，并計(jì)算全風(fēng)電場(chǎng)最大可發(fā)有功功率P_{curve_total}；計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)參與一次調(diào)頻需要預(yù)留的有功功率備用容量P_reserve；當(dāng)監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)頻率f出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，如果波動(dòng)超出了預(yù)設(shè)的頻率死區(qū)，則使能一次調(diào)頻功能，通過下垂控制建立頻率與有功功率的關(guān)系，并計(jì)算出風(fēng)電場(chǎng)有功功率參考值；將風(fēng)電場(chǎng)有功功率參考值與實(shí)際值之間的偏差作為AGC自動(dòng)發(fā)電控制的輸入量，通過PI控制器計(jì)算出風(fēng)電場(chǎng)有功功率下發(fā)值，下發(fā)至風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)可控機(jī)組。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場(chǎng)調(diào)頻方法。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電作為一種可再生能源技術(shù)，驅(qū)動(dòng)著傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的變革與創(chuàng)新，起到了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重大作用。然而風(fēng)能具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，隨著大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)，部分傳統(tǒng)電源被替代，使得電力系統(tǒng)的慣性減小，同時(shí)降低了電力系統(tǒng)的調(diào)頻能力。這對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行已成為各國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。德國(guó)、丹麥、挪威等國(guó)家的電網(wǎng)部門都已明確規(guī)定風(fēng)電場(chǎng)需要具備一次調(diào)頻的能力。

風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)頻率主要受其所接入電力系統(tǒng)的有功功率所影響，因此控制風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)有功功率與電力系統(tǒng)有功功率的動(dòng)態(tài)平衡可起到穩(wěn)定并網(wǎng)點(diǎn)頻率的作用。目前大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組均具備一次調(diào)頻能力，例如通過槳距角控制、慣性控制、減載控制來實(shí)現(xiàn)有功功率的調(diào)節(jié)，進(jìn)而響應(yīng)頻率變化帶來的擾動(dòng)。但是針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)參與一次調(diào)頻，涉及到全場(chǎng)各臺(tái)機(jī)組的有功功率、頻率以及風(fēng)電場(chǎng)出口的有功功率及頻率的協(xié)調(diào)控制，仍需要進(jìn)一步研究。

目前已有一些發(fā)明專利提出了風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻的控制的實(shí)現(xiàn)方法。如申請(qǐng)?zhí)枮?01611224829.5的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“一種風(fēng)電場(chǎng)參與一次調(diào)頻的控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法”，公開了一種風(fēng)電場(chǎng)參與一次調(diào)頻的實(shí)現(xiàn)方案。該方案以并網(wǎng)點(diǎn)頻率作為參考，通過下垂控制策略計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)有功功率給定，并下發(fā)給風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)作。該方案需要依托于風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的才能實(shí)現(xiàn)，且并未提及并網(wǎng)點(diǎn)有功功率給定如何分配到場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)機(jī)組。申請(qǐng)?zhí)枮?01710301902.2的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“一種提高風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性的控制方法”，公開了一種提高風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性控制的方法。該方法基于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在超速法下具有減載運(yùn)行調(diào)節(jié)能力基礎(chǔ)上，提出了有功功率-頻率分層控制，包含了電網(wǎng)調(diào)度層、風(fēng)電場(chǎng)控制層、風(fēng)電機(jī)組控制層。方法的具體實(shí)現(xiàn)也是根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)下垂控制曲線，在系統(tǒng)頻率波動(dòng)時(shí)，提高或減少整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)輸出有功功率。但該方法具有一定局限性，只適用于雙饋機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)，且該方法未提及如何對(duì)風(fēng)電場(chǎng)有功功率輸出值進(jìn)行分配和下發(fā)到場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)機(jī)組。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，使風(fēng)電場(chǎng)更高效地參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻，本發(fā)明提出一種風(fēng)電場(chǎng)一次調(diào)頻控制方法。

本發(fā)明基于風(fēng)電場(chǎng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)電場(chǎng)控制系統(tǒng)基于串口或TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊，直接與調(diào)度主站進(jìn)行通訊，同時(shí)通過以太網(wǎng)方式與場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)機(jī)基于Modbus協(xié)議通訊，采集風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)以及下發(fā)控制指令，此外該系統(tǒng)還配備有電量采集模塊，可直接采集風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓、頻率、有功功率、無功功率等關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到頻率波動(dòng)時(shí)，本發(fā)明可通過下垂控制得到風(fēng)電場(chǎng)有功功率參考值，并通過風(fēng)電場(chǎng)控制系統(tǒng)自身的通訊接口對(duì)全場(chǎng)機(jī)組進(jìn)行有功協(xié)調(diào)控制，充分利用風(fēng)電機(jī)組有功-頻率調(diào)節(jié)能力,更加動(dòng)態(tài)而精準(zhǔn)地控制并網(wǎng)點(diǎn)有功功率和頻率。