[發明專利]一種適用于多種系統運行工況的風電調頻方法

有效

• 申請號: 202110703438.6
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113270902B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 楊德健;許益恩;張雷;張新松;華亮
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王毅

1.一種適用于多種系統運行工況的風電調頻方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用鎖相環實時計算電網瞬時頻率，當電力系統發生擾動導致電網頻率偏移超出設定的死區時，啟動雙饋風力發電機組下垂控制，并繼續執行步驟S2；否則，重復步驟S1；

S2：計算當前時刻電網頻率偏差Δf，并取其絕對值；同時采集風力發電機組轉子轉速ω_r；

S3：基于電網頻率偏差Δf和風力發電機組下垂控制系數計算風力發電機組參與系統調頻的有功變化量ΔP，計算公式如下所示：

公式(1)中，為風力發電機組分別在頻率支撐階段的下垂控制系數和轉速恢復階段的下垂控制系數其中i＝1、2，Δf為電網頻率偏差；

其中，步驟S3的具體步驟如下：

S3.1：首先根據風力發電機組運行工況，分析風力發電機組在調頻期間釋放/吸收能量的潛力；

S3.2：受擾動影響，電力系統輸出的有功功率與負載消耗功率之間出現不平衡，導致電網頻率偏移，在電網頻率支撐階段，風力發電機組下垂控制系數與風力發電機組可有效釋放的動能及電網頻率偏差的絕對值成正相關，其表達式如下：

公式(3)中，為風力發電機組在頻率支撐階段的下垂控制系數，δ為雙饋風力發電機組的基礎調差系數，ω_r為風力發電機組實時轉子轉速，ω_min為風力發電機組最小轉子轉速，|Δf|為電網頻率偏差絕對值，α為電網頻率性能調節因子，其作用是調節風力發電機組頻率響應能力；表示風力發電機組在轉速為ω_r時可釋放的旋轉動能；1/(e^-α|Δf|)為關于電網頻率偏差的指數函數；

S3.3：若風力發電機組轉速滿足公式(4)，則可判定風力發電機組轉速收斂；

|ω_r(t+T)-ω_r(t)|≤3.0×10^-4 (4)

公式(4)中，T為風力發電機組轉子轉速的采樣周期；

S3.4：當風力發電機組轉子轉速ω_r滿足式(4)時，在風力發電機組下垂控制系數的基礎上加乘一個隨時間逐漸遞減的一次函數，在轉速收斂時刻，即t＝t_r時，滿足隨著時間變化風力發電機組下垂控制系數逐漸減少至零，從而風力發電機組解除下垂控制，轉速恢復階段下垂控制系數表達式具體如下：

公式(5)中，為風力發電機組轉速恢復階段的下垂控制系數，t_r為風力發電機組轉子轉速收斂對應時刻，Δt為轉速恢復階段持續時間；

S3.5：計算出風力發電機組參與系統調頻的有功增量ΔP；

S4：將計算得到的有功變化量ΔP輸入到轉子側控制器中得到風力發電機組的有功功率輸出值P_ref，計算公式如下所示：

公式(2)中，P_MPPT為最大功率追蹤輸出功率。

2.根據權利要求1所述的一種適用于多種系統運行工況的風電調頻方法，其特征在于，所述步驟S2中，計算電網頻率偏差Δf后還需要對電網頻率偏差Δf進行濾波處理。

3.根據權利要求1所述的一種適用于多種系統運行工況的風電調頻方法，其特征在于，所述步驟S3中，在雙饋風力發電機組轉速收斂后，啟動風力發電機組轉速恢復階段。

4.根據權利要求1所述的一種適用于多種系統運行工況的風電調頻方法，其特征在于，所述步驟S4中，計算風力發電機組的有功功率輸出值P_ref時，為防止風力發電機組過負荷及減少機械疲勞，所計算的風力發電機組的有功功率輸出值P_ref需要受到有功功率變化率和最大有功功率限幅的限制。