[發(fā)明專利]一種變速風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910299215.0
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN110190609B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁坤;周識(shí)遠(yuǎn);何世恩;汪寧渤;李津;張珍珍;陳釗;馬明;高鵬飛;康堅(jiān);周強(qiáng);張睿驍;王定美;呂清泉;張金平;黃蓉;王明松;張健美;張柏林;邵沖;李曉虎;韓自奮;張艷麗
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)甘肅省電力公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 王新生

1.一種變速風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：①初始化功率裕度、漿距角、有功指令、轉(zhuǎn)速；②判斷轉(zhuǎn)速是否大于額定轉(zhuǎn)速；③若轉(zhuǎn)速大于或等于額定轉(zhuǎn)速則確定電磁轉(zhuǎn)矩，若轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速則利用減載曲線進(jìn)行超速控制直至轉(zhuǎn)速大于或等于額定轉(zhuǎn)速；④確定電磁轉(zhuǎn)矩并應(yīng)用槳距角與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線確定最佳電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的漿距角；⑤判斷系統(tǒng)頻率是否正常，若正常則返回步驟②；若不正常，則釋放轉(zhuǎn)子動(dòng)能以響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化；

所述步驟④中電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算過程是：定義以pu為單位的功率裕度x為產(chǎn)生的功率與可從風(fēng)中提取的最大功率P_opt之比，表述為：從該風(fēng)速開始，直到風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速，通過組合槳距角和電磁轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)所需的功率裕度；功率裕度(1-x)的進(jìn)一步表示為：其中，為每一個(gè)功率裕度所對(duì)應(yīng)的最小風(fēng)速，針對(duì)每個(gè)風(fēng)速和功率裕度x，求解該等式，計(jì)算每種情況下所需的槳距角，對(duì)于每種組合，可以找到減載所需的最佳電磁轉(zhuǎn)矩：

所述步驟④中槳距角與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線的計(jì)算過程為：對(duì)于步驟③中每個(gè)功率裕度x，存在與額定風(fēng)速下的減載操作點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的槳距角β_max，從該槳距角開始，所需的減載操作的電磁轉(zhuǎn)矩變得恒定，因此它被計(jì)算為：

2.如權(quán)利要求1所述的一種變速風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的方法，其特征在于，所述步驟③中應(yīng)用T-ω曲線進(jìn)行超速控制，讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超越MPPT運(yùn)行點(diǎn)，機(jī)組功率下降實(shí)現(xiàn)減載，在該操作范圍內(nèi)槳距角為0°；當(dāng)超速控制無法滿足減載要求時(shí)，啟用變槳控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變速風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的方法，其特征在于，該頻率控制方法的主要控制過程為：

1)根據(jù)計(jì)算的出的電磁轉(zhuǎn)矩應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組的減載控制方案中，給定頻率偏差，主頻率控制的功頻下垂特性以每單位值輸出風(fēng)電機(jī)組的期望功率裕度增加或減少；

2)在給定總功率裕度參考的情況下，將該變化添加到所需的穩(wěn)態(tài)功率裕度；穩(wěn)態(tài)功率裕度參考指的是在電網(wǎng)的正常操作條件下保持的功率裕度，即在具有穩(wěn)定的情況下頻率級(jí)別為50Hz；考慮到風(fēng)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)速度低于額定值，獲得電磁轉(zhuǎn)矩參考值Te；

3)將轉(zhuǎn)矩參考值送到功率轉(zhuǎn)換器中，一旦達(dá)到風(fēng)力的額定速度，就可以調(diào)節(jié)槳距角；傳統(tǒng)的速度控制器驅(qū)動(dòng)變槳執(zhí)行器；使其不超過風(fēng)電機(jī)組的速度，在該操作范圍中，獲得發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩參考值后可得相應(yīng)的有功備用容量，減載過程中變槳控制因其運(yùn)行于機(jī)械部件作為粗調(diào)方案與對(duì)頻率響應(yīng)速度快的超速控制作為精調(diào)方案協(xié)同作用，為系統(tǒng)提供頻率支撐和虛擬慣性控制所產(chǎn)生的不足予以補(bǔ)充，使得電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定；

在虛擬慣性控制調(diào)頻過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子動(dòng)能逐漸減少，轉(zhuǎn)速降低時(shí)通過調(diào)用風(fēng)電機(jī)組減載運(yùn)行提供的備用容量等效于儲(chǔ)能部分保證持續(xù)的調(diào)頻能力。