[發(fā)明專利]一種風(fēng)電場慣量響應(yīng)的控制方法、控制器及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910096053.0
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN111509764B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦世耀;王瑞明;徐浩;李少林;張利;代林旺;馮成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司;科諾偉業(yè)風(fēng)能設(shè)備(北京)有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/24
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場慣量響應(yīng)的控制方法、控制器及系統(tǒng)，所述方法包括：當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)頻率不穩(wěn)定時，利用慣量補(bǔ)償有功功率調(diào)節(jié)風(fēng)電場中滿足有功功率約束條件的風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率；當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)頻率穩(wěn)定時，恢復(fù)風(fēng)電場中被調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率。本發(fā)明提供的技術(shù)方案，動態(tài)調(diào)節(jié)各風(fēng)電機(jī)組是否參與慣量響應(yīng)，最大限度的發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組的慣量支撐能力，提高風(fēng)電場頻率的穩(wěn)定性；同時，當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)頻率恢復(fù)穩(wěn)定后，使各風(fēng)電機(jī)組的有序退出慣量響應(yīng)控制，恢復(fù)各風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速，避免對電網(wǎng)頻率造成二次沖擊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電場調(diào)頻控制領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電場慣量響應(yīng)的控制方法、控制器及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著國際社會對能源安全、生態(tài)環(huán)境、異常氣候等問題的日益重視，減少化石能源燃燒，加快開發(fā)和利用可再生能源已成為世界各國的普遍共識和一致行動。風(fēng)力發(fā)電作為技術(shù)成熟、環(huán)境友好的可再生能源，已在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模的開發(fā)應(yīng)用。

但是，風(fēng)力發(fā)電由于其波動性和不確定性，對于電力系統(tǒng)而言是一種“不友好”的發(fā)電技術(shù)。當(dāng)風(fēng)電場系統(tǒng)頻率發(fā)生擾動時，風(fēng)電場中各風(fēng)電機(jī)組協(xié)調(diào)不當(dāng)會導(dǎo)致部分風(fēng)電機(jī)組失速而退出運(yùn)行，加劇系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性問題。

目前，針對風(fēng)電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)頻的相關(guān)研究主要關(guān)注點(diǎn)在風(fēng)電機(jī)組本身的調(diào)頻技術(shù)上，包括虛擬慣量控制、轉(zhuǎn)子超速控制和變槳距控制；但是，傳統(tǒng)的控制方法不能充分發(fā)揮的風(fēng)電機(jī)組的慣量支撐能力，并且在電網(wǎng)頻率恢復(fù)后風(fēng)電機(jī)組不能有序退出慣量響應(yīng)，容易造成對電網(wǎng)頻率的二次沖擊。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是最大限度的發(fā)揮風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組的慣量響應(yīng)能力，提高風(fēng)電場頻率的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種風(fēng)電場的慣量響應(yīng)控制方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括：

當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)頻率不穩(wěn)定時，利用慣量補(bǔ)償有功功率調(diào)節(jié)風(fēng)電場中滿足有功功率約束條件的風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率；

當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)頻率穩(wěn)定時，恢復(fù)風(fēng)電場中被調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率。

優(yōu)選的，所述風(fēng)電場中滿足有功功率約束條件的風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率，包括：

若風(fēng)電場中風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率P_e滿足P_e＞a％P_n且風(fēng)電機(jī)組所在的風(fēng)電場的并網(wǎng)點(diǎn)頻率偏差絕對值|Δf|滿足|Δf|＞Δf_dead，或者，風(fēng)電場中風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率P_e滿足P_e＞a％P_n且風(fēng)電機(jī)組所在的風(fēng)電場的并網(wǎng)點(diǎn)頻率變化率絕對值滿足則該風(fēng)電場中風(fēng)電機(jī)組滿足有功功率約束條件；

其中，P_n為風(fēng)電機(jī)組的額定功率，a為風(fēng)電機(jī)組額定功率的比例系數(shù)，Δf_dead為風(fēng)電機(jī)組所在的風(fēng)電場的并網(wǎng)點(diǎn)頻率偏差死區(qū)值，為風(fēng)電機(jī)組所在的風(fēng)電場的并網(wǎng)點(diǎn)頻率變化率死區(qū)值。

優(yōu)選的，所述利用慣量補(bǔ)償有功功率調(diào)節(jié)風(fēng)電場中滿足有功功率約束條件的風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率，包括：

按下式調(diào)節(jié)風(fēng)電場中滿足有功功率約束條件的風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率：

其中，P_e′為調(diào)節(jié)后風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率，P₀為調(diào)節(jié)前風(fēng)電機(jī)組輸出的實時有功功率，ΔP為慣量補(bǔ)償有功功率，τ為變流器的一階等效模型傳遞函數(shù)的時間常數(shù)，s為拉普拉斯算子。

進(jìn)一步的，按下式確定慣量補(bǔ)償有功功率ΔP：