[發(fā)明專利]適用于二次頻率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組槳距角控制方法及AGC模型

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810307498.4
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108347059A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王德林;范林源;劉柳;張俊武
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/48
• 代理公司: 四川君士達(dá)律師事務(wù)所 51216
• 代理人: 芶忠義

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種適用于二次頻率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組槳距角控制方法及AGC模型，P_ref為風(fēng)電機(jī)組參考功率；ΔP_m為機(jī)組有功調(diào)節(jié)量；v_avg為過去一小段時間風(fēng)速的平均值；取5秒采樣時間；β_ref為槳距角參考值；槳距角變化速度為[?4°/s,+4°/s]；槳距角取值范圍為[?1°,+70°]；一次頻率調(diào)節(jié)和AGC共同動作；一次頻率調(diào)節(jié)過程輔助二次頻率調(diào)節(jié)。本發(fā)明在高風(fēng)速段積極參與系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)，接受來自AGC的控制信號，而在中低風(fēng)速段僅參與頻率的一次調(diào)節(jié)；采用本發(fā)明綜合控制方法的風(fēng)電場能更加有效地減少負(fù)荷事件引起頻率波動的幅值，同時能夠平滑由于風(fēng)速變化引起頻率波動的曲線。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于二次頻率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組槳距角控制方法及AGC模型。

背景技術(shù)

發(fā)展可再生能源是改善我國能源結(jié)構(gòu)、推進(jìn)環(huán)境保護(hù)、保持社會與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措。但是可再生電源一般都具有波動性與間歇性的特征，使得可再生能源和電網(wǎng)的整體協(xié)調(diào)性較低。且可再生電源在傳統(tǒng)的控制方法下一般運(yùn)行在最大功率跟蹤點(diǎn)，無法在系統(tǒng)頻率波動時提供有功支持，更不能改變功率—頻率特征曲線參與電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)節(jié)。在電力系統(tǒng)中，頻率的穩(wěn)定取決于有功功率平衡。電力需求或發(fā)電功率的變化導(dǎo)致有功功率不平衡，此時，頻率和凈交換功率均會產(chǎn)生偏差。當(dāng)頻率降低初始時刻，功率的增加是由發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)動慣量提供。幾秒鐘后，機(jī)組調(diào)速器和負(fù)載都會對感應(yīng)到的頻率偏差做出響應(yīng)。這時候有功功率平衡，系統(tǒng)頻率平衡但處于額定頻率附近，即頻率的一次調(diào)節(jié)過程。頻率一次調(diào)節(jié)是動力系統(tǒng)的自發(fā)過程，主要由同步發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器完成，但是由于負(fù)荷的頻率特性，這個調(diào)節(jié)過程是有差的，留下了凈交換功率偏差和頻率偏差。為了恢復(fù)正常的頻率和預(yù)定的凈交換功率，需采用頻率二次調(diào)節(jié)，而這正是AGC的主要任務(wù)。AGC通過控制頻率或凈交換功率來校正頻率的偏差，具體過程取決于AGC的控制模式。如考慮電網(wǎng)約束的風(fēng)電場自動有功控制技術(shù)，該策略提出了把主動進(jìn)行風(fēng)電場有功控制納入電網(wǎng)自動發(fā)電控制管理，并提出了考慮儲能的風(fēng)電場有功控制3層模型；如大規(guī)模風(fēng)電接入的互聯(lián)電網(wǎng)有功調(diào)度與控制技術(shù)，該技術(shù)對含有大規(guī)模風(fēng)電接入的互聯(lián)電網(wǎng)有功功率調(diào)度模式進(jìn)行了分析，提出通過多種方法消納風(fēng)電的思路，提出可以通過短期預(yù)測實(shí)現(xiàn)調(diào)度水平的提升；如大規(guī)模風(fēng)電接入系統(tǒng)的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，該策略提出了將風(fēng)電預(yù)測偏差等引入傳統(tǒng)的功率偏差信號，來改善含風(fēng)電的電力系統(tǒng)頻率控制效果，并對不同類型機(jī)組AGC輔助服務(wù)需求進(jìn)行評估。以上技術(shù)主要對于風(fēng)電參與電網(wǎng)二次頻率調(diào)節(jié)做了一定程度的探究，但是其研究內(nèi)容大多是把風(fēng)電作為變化的功率源以協(xié)調(diào)其它發(fā)電機(jī)的功率輸出，對于風(fēng)電機(jī)組本身的功率控制并沒有做深入的研究。未來，在部分風(fēng)電滲透率將達(dá)到50％以上的環(huán)境下，這種控制方法顯然比較局限。

在系統(tǒng)頻率二次調(diào)節(jié)過程中，根據(jù)節(jié)能調(diào)度原則，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先調(diào)度可再生能源和高效能、大容量機(jī)組發(fā)電。目前國內(nèi)風(fēng)電的有功調(diào)度主要采用人工調(diào)度和發(fā)電計(jì)劃這兩種方式，導(dǎo)致響應(yīng)時間長、控制精度低。人工調(diào)度方式主觀性較強(qiáng)，靈活性差，遇到突發(fā)情況(如負(fù)荷變化)時，很難及時準(zhǔn)確地調(diào)配系統(tǒng)中的有效能源，會造成能源的缺失或浪費(fèi)；發(fā)電計(jì)劃是事先應(yīng)對預(yù)案或臨時采取的調(diào)度計(jì)劃，不能在短時間內(nèi)針對具體問題提出解決措施。兩種策略均有延遲且覆蓋精度有限，為會造成有功的不足，系統(tǒng)中所有并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組都裝有調(diào)速器，有可調(diào)容量的機(jī)組的調(diào)速器均將反應(yīng)系統(tǒng)頻率的變化，系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率不平衡時，若有功功率電源不足或負(fù)荷增大時，將會引起系統(tǒng)頻率跌落。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：目前國內(nèi)風(fēng)電的有功調(diào)度主要采用人工調(diào)度和發(fā)電計(jì)劃這兩種方式，導(dǎo)致響應(yīng)時間長、控制精度低。

若想實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率的合理控制，應(yīng)當(dāng)在發(fā)電計(jì)劃方式的基礎(chǔ)上加入功率的自動控制，研究開發(fā)適用于大規(guī)模風(fēng)電接入需求及特點(diǎn)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，即在發(fā)電計(jì)劃方式的基礎(chǔ)上，將風(fēng)電計(jì)入自發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)。對此，應(yīng)當(dāng)提出以下要求：