[發(fā)明專利]一種多風場最優(yōu)調(diào)頻方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113162064B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設計）人: 張峰;張剛;丁磊;張磊
• 申請（專利權）人: 山東大學;國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/48
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種多風場最優(yōu)調(diào)頻方法及系統(tǒng)，包括：每隔設定時間收集節(jié)點負荷功率以及風場的平均風速；考慮風機與同步機的預測模型，網(wǎng)絡潮流模型以及穩(wěn)定運行約束，構(gòu)建預測模型；在不同的擾動幅度下對所述預測模型進行求解，得到風場最優(yōu)的風功率參考曲線；對所述風功率參考曲線進行分段擬合，將擬合的功率參考曲線分配給風場控制器，以使風場控制器在檢測到擾動后在線追蹤功率參考曲線。本發(fā)明基于模型的頻率支撐策略能夠?qū)Χ囡L場進行協(xié)同，從而在最恰當?shù)臅r機提供最優(yōu)的增發(fā)功率，因此能夠有效的平衡兩個頻率低點并提高最低頻率。

技術領域

本發(fā)明涉及多風場調(diào)頻技術領域，尤其涉及一種多風場最優(yōu)調(diào)頻方法及系統(tǒng)。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關的背景技術信息，不必然構(gòu)成在先技術。

系統(tǒng)頻率應當時刻維持在安全的區(qū)間以保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。如果系統(tǒng)頻率在擾動之后低于預先設定的門檻值，低頻減載機制將會啟動以緩解頻率跌落。因此，系統(tǒng)頻率最低點在頻率穩(wěn)定中扮演重要作用。

在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，可以通過同步機慣性控制、一次及二次頻率控制實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻。但是隨著風機滲透率的增加，越來越多的同步機被風機所取代。相比于同步機，風機通過電力電子變換器與電網(wǎng)相連，使得風機轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率解耦。因此，風機不能像同步機一樣自發(fā)的釋放存儲的轉(zhuǎn)子動能。此外，風機為了捕獲最多的風能一般運行在最大功率跟蹤模式(maximum power point tracking，MPPT)，因此，從控制策略的角度講風機也不能響應系統(tǒng)頻率跌落。在這種情況下，高滲透率的風機會威脅系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定，因此風機參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)。

相關文獻基于對系統(tǒng)頻率支撐機制的分析，提出了一些有效的調(diào)頻策略。比如，基于同步機的頻率響應機制，一些文獻提出在原有風機控制框架上增加額外的頻率支撐控制環(huán)，比如頻率變化率以及下垂控制環(huán)。通過增加這些控制環(huán)，使得風機在檢測到頻率事件后能夠像同步機一樣響應。因此相關的控制策略被稱為虛擬同步控制。然而固定增益的虛擬同步控制不能在任何風況下避免風機過減速。因此，一些文獻在虛擬同步控制中采用變參數(shù)以提高控制效果和風機穩(wěn)定性。另外一種頻率支撐策略——階躍式慣性控制策略通過在檢測到擾動瞬間增發(fā)功率以緩解擾動的影響。比如現(xiàn)有技術提出風機轉(zhuǎn)速控制策略配合階躍式慣性控制策略以緩解頻率的二次跌落。這些基于頻率支撐機制分析的控制策略能夠?qū)ο到y(tǒng)頻率穩(wěn)定發(fā)揮一定的作用。

然而，這些基于頻率支撐機制分析的控制策略存在一些固有的缺陷。首先，風機的支撐功率以及支撐時間都是來源于定性分析。比如，虛擬同步控制策略認為風機應當在頻率初始跌落階段(頻率變化率環(huán)作用)以及頻率最低點階段(下垂控制環(huán)作用)發(fā)揮作用。而階躍式慣性支撐策略認為風機應當從頻率擾動的初始時刻到頻率支撐的結(jié)束時刻都提供恒定的支撐功率。然而，僅僅通過定性分析一般難以得到最優(yōu)的支撐功率以及支撐區(qū)間。因此，在這一點上，基于定性分析的頻率支撐策略是值得質(zhì)疑的。第二，在基于定性分析的頻率支撐策略中缺少對不同風況風場的協(xié)同，從而使得很難得到最優(yōu)的控制參數(shù)，比如虛擬同步控制中的增益以及階躍式慣性控制中的功率增量。較大的增益系數(shù)或者功率增量能夠提高第一個頻率低點，但是卻會導致風機轉(zhuǎn)子過減速進而導致嚴重的二次頻率跌落；較小的增益或者功率增量能夠防止轉(zhuǎn)子過減速但是卻對第一個頻率低點的貢獻較小。因此，多風場之間需要有機的協(xié)同配合才能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的頻率控制。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種多風場最優(yōu)調(diào)頻方法及系統(tǒng)，設計凸預測模型，預測模型隨著滾動的時間區(qū)間而離線求解，以得到在不同擾動幅度下的風場出力參考曲線；然后風場控制器可以在檢測到相應的擾動后在線追蹤功率參考曲線，從而避免了極為耗時的信息在線收集以及模型在線求解。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種多風場最優(yōu)調(diào)頻方法，包括：

每隔設定時間收集節(jié)點負荷功率以及風場的平均風速；

考慮風機與同步機的預測模型，網(wǎng)絡潮流模型以及穩(wěn)定運行約束，構(gòu)建預測模型；