[發明專利]一種大型風電場參與電力系統調頻控制方法

有效

• 申請號: 202010530754.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111740431B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 楊靖;應有;許國東;孫勇;史曉鳴;孟明
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/16;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種大型風電場參與電力系統調頻控制方法，包括以下步驟：采集風電場并網點頻率，計算風電場調頻控制的有功功率參考值；以網損電量最小化為優化目標，進行風電場有功功率控制；計算風電機組有功功率調節的極值，設置有功調節限制；調整風電機組端電壓，對風電場進行無功功率控制。上述技術方案根據風電場并網點頻率，通過調節風電場有功功率主動參與電網調頻，風電場有功功率控制以網損電量最小化為優化目標，在充分考慮機組安全運行的條件下，實現風電場調頻控制，同時通過風電場無功功率控制維持電壓穩定，在主動參與電網調頻的同時，充分考慮調頻經濟性和機組的運行壽命，并通過風電場無功功率控制保證風電場電壓穩定。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，尤其涉及一種大型風電場參與電力系統調頻控制方法。

背景技術

有資料顯示，風電發展迅速，風電場容量劇增，大型風電基地集中接入電網帶來的安全問題不容忽視，頻率穩定和電壓穩定問題日益凸顯。

有資料顯示，目前我國是全球風電規模最大、發展最快的國家，2017年度我國新增風電裝機容量1503萬千瓦，累計裝機達1.64億千瓦，均為世界第一。預計到2050末，全國風電裝機將突破10億千瓦。風電并網比例不斷攀升，局部區域風電穿透率已超過100％，電力系統呈現弱慣性、弱電氣阻尼以及弱電壓支撐的運行特性，安全穩定運行面臨重大挑戰。存在問題：高比例風電并網造成電力系統慣量不足，頻率穩定問題凸顯；風電抗擾性低，在系統電壓及頻率波動時易大規模脫網，引發連鎖故障。

目前，風電調頻的主流技術為單機的槳距角控制、慣性控制、變速減載控制。風電場調頻依據系統頻率偏差、機組的運行狀態及通訊等條件，進行風電場有功功率控制，風電機組接收并響應風電場調頻系統下發的有功功率指令，實現整場的調頻控制。但是未考慮調頻經濟性和機組的運行壽命，同時也輕視了頻率變化對電網電壓帶來的影響

面對上述問題，風電必須從補充性電源向主力電源的角色轉變，主動參與電網運行控制，實現風電友好并網。現有風電機組控制缺乏主動支撐電網運行的適應能力，亟需深入研究風電的控制性能，開發風電提供頻率及電壓主動支撐和改善系統動態特性的控制能力，提升風電友好型控制技術水平。

中國專利文獻CN108493960A公開了一種“基于規則的儲能參與風電調頻控制方法”?；谝巹t的方法定量給出了電力系統頻率變化時風電機組轉子控制、變槳控制和儲能控制需要提供的輸出功率，協調控制風電機組轉子轉速、槳距角和儲能充放電功率，利用了轉子控制、變槳控制和儲能控制的技術經濟互補特性，彌補了現有簡單定性描述風電場和儲能之間功率分配的不足之處。上述技術方案并未考慮調頻經濟性和機組的運行壽命，同時也輕視了頻率變化對電網電壓帶來的影響。

發明內容

本發明主要解決原有的未考慮調頻經濟性和風電機組運行壽命的問題，同時也輕視了頻率變化對電網電壓帶來的影響的技術問題，提供一種大型風電場參與電力系統調頻控制方法，根據風電場并網點頻率，通過調節風電場有功功率主動參與電網調頻，風電場有功功率控制以網損電量最小化為優化目標，在充分考慮機組安全運行的條件下，實現風電場調頻控制，同時通過風電場無功功率控制維持電壓穩定，在主動參與電網調頻的同時，充分考慮調頻經濟性和機組的運行壽命，并通過風電場無功功率控制保證風電場電壓穩定。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：本發明包括以下步驟：

(1)采集風電場并網點頻率，計算風電場調頻控制的有功功率參考值；

(2)以網損電量最小化為優化目標，進行風電場有功功率控制；

(3)計算風電機組有功功率調節的極值，設置有功調節限制；在調頻功率快速變化的同時，用于保證風電機組的安全運行。

(4)調整風電機組端電壓，對風電場進行無功功率控制。由于有功輸出變化會導致風電場內電壓的波動，通過無功功率調節，提高風電機組運行安全裕度，保證風電場電壓的穩定。