[發明專利]考慮風機和系統頻率響應特性的調頻參數確定方法及系統

有效

• 申請號: 202010746659.7
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111864769B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 盧京祥;劉軍;趙佃云;苗偉威;張文棟;王茗;劉長鋒;楊小婷;陳磊廷;羅迅;漢新宇;陳科成;李寶富;郭大偉;魯緒寶;厲文秀;滕懷峰;崔巍;鄒維營
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司日照供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/48;H02J3/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

本公開提供了一種考慮風機和系統頻率響應特性的調頻參數確定方法，獲取風機和電網系統的運行狀態和參數數據；對基于獲取的數據構建的電網動態頻率響應模型進行線性化處理，得到虛擬慣量控制下的風機穩態轉速偏差量表達式；以風機穩態轉速偏差量小于初始轉速與預設轉速的差值為約束條件，求解風機穩態轉速偏差量表達式得到虛擬慣量的調頻參數范圍；本公開通過對電網動態頻率響應模型進行線性化處理，求解轉速表達式，得到轉速穩態解，求解使穩態解大于預設值的虛擬慣量參數范圍，既保證了風機自身運行穩定性，又有效利用旋轉動能為系統提供了調頻支持。

技術領域

本公開涉及風電技術領域，特別涉及一種考慮風機和系統頻率響應特性的調頻參數確定方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

隨著風電技術的迅速發展，雙饋風機通過電力電子設備并網，電力系統中的常規同步發電機組并網容量逐步減小。風電機組具有控制靈活、響應速度快等優點，但機組轉速與系統頻率解耦，無法主動響應系統頻率變化，更不能提供慣量和一次調頻支持。風電的大規模接入導致電力系統有效慣量不斷降低，在系統發生故障或出現大功率缺額時，容易引發頻率安全問題，不利于系統的頻率穩定。

為保證電力系統安全可靠運行，降低風電并網對系統頻率的影響，風電需要具備一定的慣性響應和一次調頻能力。目前，風電發展領先的國家基于市場機制在電網導則中做出規定，促使風電機組參與系統頻率控制，其基本出發點是希望風電能夠承擔常規同步發電機組的部分調頻服務。國內外學者對風電機組參與系統頻率調節進行了大量研究，主要的頻率控制策略包括虛擬慣量控制和減載控制。其中，減載控制又包括超速控制和槳距角控制，機組穩態時處于限功率運行模式，偏離了最大功率運行點(Maximum Power PointTracking,MPPT)，造成了風能的浪費?？紤]到系統發生大的頻率擾動事故的概率較小，因此該類策略的經濟性有待進一步評估。采用虛擬慣量控制的機組無需預留備用，在系統頻率下降時，對風機的有功控制環節附加一個功率增量，使轉子減速以釋放其存儲的部分旋轉動能，增大風機的有功輸出，為系統提供有功支持，幫助系統頻率的恢復。

本公開發明人發現，為實現風能的最大利用，風機往往運行在MPPT模式?？紤]到風機的旋轉動能是十分有限的，需合理利用以減緩頻率的過快變化，提升頻率變化低點，為常規機組的一次調頻提供更多的反應時間，減小電網頻率故障的嚴重程度。因此，虛擬慣量控制的參數選擇尤為關鍵。如果虛擬慣量參數設置過小，則旋轉動能釋放不充分，調頻效果較差；虛擬慣量參數設置過大，則容易導致機組過度響應，甚至出現運行失穩的問題，且退出調頻后易引發系統頻率的二次跌落，不利于系統頻率的穩定。目前的虛擬慣量控制策略大多缺乏對調頻參數的深入分析，尚無法根據風機和系統的頻率響應特性設置合理的調頻參數，無法保證風機自身運行穩定性，也無法有效利用旋轉動能為系統提供調頻支持。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開提供了一種考慮風機和系統頻率響應特性的調頻參數確定方法及系統，通過對電網動態頻率響應模型進行線性化處理，求解轉速表達式，得到轉速穩態解，求解使穩態解大于預設值的虛擬慣量參數范圍，既保證了風機自身運行穩定性，又有效利用旋轉動能為系統提供了調頻支持。

為了實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

本公開第一方面提供了一種考慮風機和系統頻率響應特性的調頻參數確定方法。

一種考慮風機和系統頻率響應特性的調頻參數確定方法，包括以下步驟：

獲取風機和電網系統的運行狀態和參數數據；

對基于獲取的數據構建的電網動態頻率響應模型進行線性化處理，得到虛擬慣量控制下的風機穩態轉速偏差量表達式；

以風機穩態轉速偏差量小于初始轉速與預設轉速的差值為約束條件，求解風機穩態轉速偏差量表達式得到虛擬慣量的調頻參數范圍。