[發明專利]一種風電機組虛擬慣量控制參數的整定方法及系統

有效

• 申請號: 202110365741.X
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113131495B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 吳雪蓮;朱玲;李兆偉;劉福鎖;趙學茂;李威;黃慧;郄朝輝;聶陸燕
• 申請（專利權）人: 南瑞集團有限公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 史俊軍

本發明公開了一種風電機組虛擬慣量控制參數的整定方法及系統，本發明基于任意給定的虛擬慣量參數，計算風電機組有備用參與一次調頻時的最大頻率偏差，計算風電機組僅靠轉子動能利用虛擬慣量控制參與一次調頻時的系統實際最大頻率偏差，根據最大頻率偏差和系統實際最大頻率偏差之間的關系，調整虛擬慣量參數，獲得最優虛擬慣量參數，為新能源參與電網主動支撐提供技術支持。

技術領域

本發明涉及一種風電機組虛擬慣量控制參數的整定方法及系統，屬于電力系統及其自動化技術領域。

背景技術

隨著風力發電的快速發展，電力系統的常規同步發電機組被風機大量替代。由于風機通過電力電子化的變流器并網，并且風電機組目前普遍都不具備調頻能力，電力系統的有效轉動慣量和一次調頻能力不斷降低。系統頻率穩定水平持續下降，給電力系統的安全穩定運行帶來了巨大挑戰。

基于雙饋感應電機的變速風電機組能夠對其有功與無功分別進行解耦控制，與常規火電機組相比，具有控制靈活、響應速度快等優點。但目前的變速風電機組由于其轉速與電網頻率的完全解耦控制，致使在電網頻率發生改變時無法對電網提供頻率響應，因此在電網頻率改變時基于雙饋電機的變速風電機組固有的慣量對電網則表現成為一個“隱含慣量”，無法給系統頻率提供主動支撐。

2007年虛擬同步的概念被首次提出，引入虛擬慣量是增強頻率動態穩定的有效方法。通過在風機中增加一個附加的頻率控制環節，在系統出現功率缺額后，控制雙饋風電機組發出的功率，使其釋放出風機葉輪、轉子軸系中儲存的動能，降低電網頻率變化的速率，并幫助電網恢復頻率。雖然，虛擬慣量控制雖然能夠利用儲存在風機中的動能在一定程度上改善系統的頻率響應特性，但是風力機組可利用的轉子動能有限，當風機轉速降低到最低值，被迫退出調頻控制后機組發出的有功會瞬時減小，再逐漸恢復到當前風速對應的有功功率。同時，釋放動能過程中，由于風機捕獲的風能降低，導致在風力機轉速恢復到自由轉速過程中，需要消耗系統的能量大約為機組釋放能量的1.5-2倍。

因此，風機無備用參與調頻可能帶來的二次功率沖擊擾動問題，甚至可能導致系統的頻率發生二次跌落。因而對于風機無備用參與一次調頻的場景，急需風電機組虛擬慣量控制參數整定技術。

發明內容

本發明提供了一種風電機組虛擬慣量控制參數的整定方法及系統，解決了背景技術中披露的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種風電機組虛擬慣量控制參數的整定方法，包括，

根據虛擬慣量參數，計算風電機組有備用參與一次調頻時的最大頻率偏差，計算風電機組僅靠轉子動能利用虛擬慣量控制參與一次調頻時的系統實際最大頻率偏差；

若最大頻率偏差和系統實際最大頻率偏差不滿足預設規則，調整虛擬慣量參數，重新計算最大頻率偏差和系統實際最大頻率偏差，直到最大頻率偏差和系統實際最大頻率偏差滿足預設規則，獲得最優虛擬慣量參數。

根據虛擬慣量參數，計算風電機組有備用參與一次調頻時的最大頻率偏差，計算風電機組僅靠轉子動能利用虛擬慣量控制參與一次調頻時的系統實際最大頻率偏差，具體過程為，

根據虛擬慣量參數，計算風電機組有備用參與一次調頻時的最大頻率偏差；

根據風電機組參與一次調頻的出力，計算風電機組退出一次調頻的時間；

根據風電機組退出一次調頻的時間，計算風電機組僅靠轉子動能利用虛擬慣量控制參與一次調頻時的系統最大頻率偏差。

計算風電機組有備用參與一次調頻時的最大頻率偏差，具體公式為，