[發明專利]一種提高風電場慣量儲備水平的有功功率控制方法

有效

• 申請號: 202210031913.4
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114336665B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 桑順;朱悅;薛曉岑;黃杰杰;張雷
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/24;G06N3/126
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王毅

本發明涉及風電控制技術領域，具體涉及一種提高風電場慣量儲備水平的有功功率控制方法。本發明包含以下步驟：（1）上級調度站向風電場有功控制模塊發送調度指令；（2）風電場有功控制模塊跟蹤上級調度所發調度指令；（3）經過慣量儲備最大化的優化計算生成控制指令；（4）通過功率分配模塊將控制指令下發至場內各個風電機組。本發明能夠在滿足上級電網指令的同時保持較大的風電場整體慣量儲備，使風電場的穩態運行工作點處于最大慣量儲備條件下，可以更好地給電網提供暫態支撐。克服了平均分配法忽略風電場內機組運行狀態差異、無法滿足風場指令的缺陷，也避免了常規變比例分配算法只考慮到穩態情況、無法給電網提供暫態支撐的技術問題。

技術領域

本發明涉及風電控制技術領域，具體涉及一種提高風電場慣量儲備水平的有功功率控制方法。

背景技術

隨著風電接入比例的日益增大以及風電滲透率的逐漸提高，風電場輸出功率的波動性對電力系統安全穩定運行的影響也日益增強。電網對風電場提出了更高的需求，不僅對穩態時風場出力有要求，還對暫態條件下風電場的有功支撐能力提出需求，如何利用風電場為系統提供慣量支撐成為當下研究的熱點問題。

目前廣泛用于工程中的風電機組均通過電力電子變換器進行控制，使風機與電網隔離，導致風機的轉子運動與電網頻率解耦，在常規控制策略下無法為系統提供慣量；此外，參與慣量響應時，風電機組原動力的不可控，容易導致機組的轉速超出限定范圍。

常規的風電場有功功率控制大多采用平均分配法和變比例分配算法，平均分配法忽略了風電場內機組運行狀態的差異，容易導致部分機組無法滿足風場指令；而變比例分配算法只考慮到穩態情況下風電場的有功功率優化，無法為電網提供暫態支撐。

發明內容

本發明的目的是解決上述問題，提供一種提高風電場慣量儲備水平的有功功率控制方法，使風電場的穩態運行工作點處于最大慣量儲備條件下，可以更好地給電網提供暫態支撐。克服了平均分配法忽略風電場內機組運行狀態差異、無法滿足風場指令的缺陷，也避免了常規變比例分配算法只考慮到穩態情況、無法給電網提供暫態支撐的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種提高風電場慣量儲備水平的有功功率控制方法，包含以下步驟：(1)上級調度站向風電場有功控制模塊發送調度指令；(2)風電場有功控制模塊跟蹤上級調度所發調度指令；(3)經過慣量儲備最大化的優化計算生成控制指令；(4)通過功率分配模塊將控制指令下發至場內各個風電機組。

作為本發明的優選技術方案：步驟(3)中所述慣量儲備最大化的優化計算中，包含以下步驟：

S1：根據電網下發至風電場的有功功率參考值P_WF·ref，建立風電場n個風電機組有功功率參考值P_1·ref、P_2·ref、…、P_n·ref與調度指令偏差的目標函數f₁：

公式(1)中，P_1·ref、P_2·ref、…、P_n·ref分別為風電機組1、2、…、n的有功功率參考值；

S2：根據各風電機組慣量響應退出點對應轉速ω_1·min、ω_2·min、…、ω_n·min，建立慣量控制后風電場各風電機組轉速ω₁、ω₂、…、ω_n的慣量儲備目標函數f₂：