[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 |
| 地址: | 611756 四川省*** | 國省代碼: | 四川;51 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 次頻率 槳距角 風(fēng)電機(jī)組 頻率波動 風(fēng)力發(fā)電技術(shù) 有效地減少 參考功率 風(fēng)速變化 控制信號 系統(tǒng)頻率 有功調(diào)節(jié) 綜合控制 低風(fēng)速 風(fēng)電場 高風(fēng)速 采樣 平滑 風(fēng)速 機(jī)組 參考 | ||
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,Pref為風(fēng)電機(jī)組參考功率;ΔPm為機(jī)組有功調(diào)節(jié)量;vavg為過去一小段時間風(fēng)速的平均值;取5秒采樣時間;βref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:
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