[發(fā)明專利]考慮風(fēng)速和負(fù)荷變化場(chǎng)景的風(fēng)電機(jī)組下垂控制方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010048179.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN111064228B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于國(guó)強(qiáng);張?zhí)旌?/a>;殷明慧;李陽;陳載宇;胡尊民;高愛民;殳建軍;史毅越;楊小龍;張衛(wèi)慶;李瑋;湯可怡;劉娜娜;肖新宇;卜京;鄒云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇方天電力技術(shù)有限公司;南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明公開了一種考慮風(fēng)速和負(fù)荷變化場(chǎng)景的風(fēng)電機(jī)組下垂控制方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)設(shè)備。所述控制方法首先利用Q學(xué)習(xí)這一不依賴模型的強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法離線求取不同恒定風(fēng)速與負(fù)荷突增場(chǎng)景下的最優(yōu)下垂系數(shù)，之后基于模糊控制算法設(shè)計(jì)適應(yīng)不同復(fù)雜場(chǎng)景的風(fēng)電機(jī)組下垂控制方法。本發(fā)明公開了考慮風(fēng)速和負(fù)荷變化場(chǎng)景的風(fēng)電機(jī)組下垂控制方法的步驟，能夠根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景設(shè)定下垂系數(shù)，使得風(fēng)機(jī)在維持自身穩(wěn)定與參與電網(wǎng)調(diào)頻之前取得進(jìn)一步平衡。本發(fā)明的下垂控制方法更有利于面對(duì)不同風(fēng)速與負(fù)荷突增事件場(chǎng)景參與電網(wǎng)調(diào)頻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種考慮風(fēng)速和負(fù)荷變化場(chǎng)景的風(fēng)電機(jī)組下垂控制方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)電在電網(wǎng)中占比不斷提高，其對(duì)電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性所帶來的不利影響也日益突顯。風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)頻率穩(wěn)定造成巨大影響：一方面，風(fēng)機(jī)通過變流器與電網(wǎng)連接，其轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率解耦，使得系統(tǒng)慣量減小，電網(wǎng)穩(wěn)定性變差；另一方面，為最大效率的捕獲風(fēng)能，風(fēng)機(jī)一般采用最大功率點(diǎn)跟蹤(MaximumPower Point Tracking,MPPT)控制，這使得風(fēng)電輸出功率隨風(fēng)速的變化而不斷波動(dòng)，進(jìn)一步影響電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定。

為解決上述問題，許多學(xué)者提出通過改進(jìn)風(fēng)機(jī)控制方法使其自身能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供一定的輔助調(diào)頻控制服務(wù)，以緩解電網(wǎng)調(diào)頻的壓力，其中便包括風(fēng)機(jī)下垂控制。基于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)靈活的有功功率控制，風(fēng)機(jī)下垂控制可以根據(jù)電網(wǎng)頻率偏差并結(jié)合下垂系數(shù)設(shè)定輸出功率，以此提供對(duì)電網(wǎng)頻率的支撐。

根據(jù)下垂系數(shù)設(shè)定方式的不同，風(fēng)機(jī)下垂控制可分為定下垂控制與變下垂控制。定下垂控制與同步機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)速器控制相似，由固定的死區(qū)與下垂系數(shù)構(gòu)成，已有文獻(xiàn)已經(jīng)對(duì)其效果進(jìn)行了驗(yàn)證，并將其作為基礎(chǔ)控制方法進(jìn)行改進(jìn)。此類方法下垂系數(shù)固定，控制簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地，部分學(xué)者提出變下垂控制，以進(jìn)一步提升風(fēng)機(jī)下垂控制的調(diào)頻能力。然而，查閱文獻(xiàn)所及，當(dāng)前有關(guān)風(fēng)機(jī)下垂控制的研究尚未關(guān)注包括風(fēng)速幅值和負(fù)荷功率突變?cè)趦?nèi)的場(chǎng)景變化對(duì)下垂系數(shù)取值的影響。另外，下垂系數(shù)取值的大小會(huì)同時(shí)影響風(fēng)機(jī)調(diào)頻效果和自身穩(wěn)定運(yùn)行，不同場(chǎng)景下設(shè)定固定不變的下垂系數(shù)難以平衡二者之間的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種考慮風(fēng)速和負(fù)荷變化場(chǎng)景的風(fēng)電機(jī)組下垂控制方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種考慮風(fēng)速和負(fù)荷變化場(chǎng)景的風(fēng)電機(jī)組下垂控制方法，包括以下步驟：

步驟1、選取恒定風(fēng)速與負(fù)荷功率突增量構(gòu)成場(chǎng)景，并將下垂系數(shù)初始化為0；

步驟2、利用Q學(xué)習(xí)算法求取最優(yōu)下垂系數(shù)；

步驟3、判斷是否更新所有場(chǎng)景，若是則執(zhí)行步驟4，否則返回步驟1；

步驟4、構(gòu)建場(chǎng)景與最優(yōu)下垂系數(shù)的論域與隸屬度函數(shù)；

步驟5、利用上述求取的最優(yōu)下垂系數(shù)構(gòu)建模糊規(guī)則；

步驟6、利用步驟5的模糊規(guī)則對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)Q學(xué)習(xí)—模糊下垂控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)在應(yīng)對(duì)不同的風(fēng)速與負(fù)荷變化場(chǎng)景時(shí)，傳統(tǒng)定下垂控制的風(fēng)電機(jī)組容易出現(xiàn)風(fēng)機(jī)過度支撐電網(wǎng)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失穩(wěn)或風(fēng)機(jī)支撐不足調(diào)頻效果差的問題，基于此本發(fā)明提出了一種根據(jù)風(fēng)速以及負(fù)荷變化構(gòu)成的場(chǎng)景設(shè)定下垂系數(shù)的改進(jìn)下垂控制方法；2)本發(fā)明公開了考慮風(fēng)速和負(fù)荷變化場(chǎng)景的風(fēng)電機(jī)組下垂控制方法的步驟，能夠根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景設(shè)定下垂系數(shù)，使得風(fēng)機(jī)在維持自身穩(wěn)定與參與電網(wǎng)調(diào)頻之前取得進(jìn)一步平衡。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的考慮風(fēng)速和負(fù)荷變化場(chǎng)景的風(fēng)電機(jī)組下垂控制方法流程圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)使用的電力系統(tǒng)機(jī)電動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。