[發明專利]一種提高雙饋風電機組動態無功協調控制能力的方法

在審

• 申請號: 202210078166.X
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114583768A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 李國慶;張國輝;王金寧;李廣海
• 申請（專利權）人: 華能扎賚特旗太陽能光伏發電有限公司科右中旗分公司
• 主分類號: H02J3/50
• 分類號: H02J3/50;H02J3/46;G06N3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種提高雙饋風電機組動態無功協調控制能力的方法，包括以下步驟：S1、結合雙饋感應風力發電機組，分析DFIG定子側和網側變流器的無功功率運行范圍及其機組不同機端電壓下功率運行范圍的變化規律，得到DFIG系統總的無功調節能力隨有功功率變化曲線；S2、確定DFIG定子和網側變流器無功協調控制策略；S3、采用改進遺傳控制算法來辨識基于無功差值的有功附加控制器PI參數值，不斷修正自變量參數，使目標函數最小。當系統無功需求高于風電機組無功輸出極限時，采用基于無功缺額的有功功率附加控制方法，實現在最低減小出力的同時滿足系統無功需求，即在保證發電效益的前提下維護電網系統穩定安全運行。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，更具體涉及一種提高雙饋風電機組動態無功協調控制能力的方法。

背景技術

根據國際能源機構公布的數據，自2009年以來風電在能源結構中的占比逐年增加，平均每年增長0.44％，2017年，風力發電占全球能源需求量的5.6％，風電滲透率具有持續增長趨勢。目前雙饋感應風力發電機(DFIG)裝機容量約占90％的市場份額，是當今的主流機型，但隨之而來的是大規模風電并網所帶來的電網電壓安全穩定的影響。

目前風電場無功補償主要有投入額外無功補償裝置和開發挖掘機組本身無功補償能力兩種方式。在風電場內部無功補償裝置協調控制方面，提出了風電場與動態無功補償裝置STATCOM間的無功電壓協調控制策略，抑制風電場內無功功率波動。也有提出DFIG和靜止無功補償器的協調控制策略，均衡饋線上各風電機組的機端電壓裕度。以上措施在大中型集中式風電場并網點處配置相應裝置，無法適應分散式風電機組隨機、靈活的分布特點，且系統運行受隨機風速影響較大，其外部裝置的投切很難快速響應風速對電網的影響，無法實時響應動態無功補償，加入電力電子器件將會增加安裝成本。因為風電機組大多沒有運行在滿發工況，具備一定的無功輸出能力，故挖掘DFIG定子和網側變流器無功調節能力，制定相應的協調控制策略具有重要意義。

目前，在雙饋感應發電機的無功控制方面，提出DFIG機組無功極限能力的計算方法，也有提出關于機組無功控制和無功分配策略研究，其中有對定子和網側變流器控制進行對比，得到相對網側變流器的無功控制對系統功率波動的影響較大，確定DFIG定子側無功控制的優先級要高于網側變流器。另外，采用網側變流器無功電壓下垂控制，實現電壓頻率協調控制，還有利用DFIG定子側和網側變流器無功協調控制，提出一種動態無功支撐系統，提高其機組無功調節能力。在風電機組無功控制優化方面，在保證機組最大發電效益的基礎上以風電場的最小有功網損為目標，采用粒子群算法優化風力發電機組的無功出力，有的利用等微增率法對風電場內的有功網損求最優值，實踐表明該無功優化方案提高了電壓合格率。但以上研究均為DFIG在滿足系統無功需求下進行的正常控制，一旦系統無功需求增大，風電機組的無功補給不足，此時風電場接入電網的連接點電壓不穩，嚴重影響電網安全穩定。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種提高雙饋風電機組動態無功協調控制能力的方法，以解決背景技術中的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種提高雙饋風電機組動態無功協調控制能力的方法，包括以下步驟：

S1、結合雙饋感應風力發電機組，分析DFIG定子側和網側變流器的無功功率運行范圍及其機組不同機端電壓下功率運行范圍的變化規律，得到DFIG系統總的無功調節能力隨有功功率變化曲線；

S2、確定DFIG定子和網側變流器無功協調控制策略；

S3、采用改進遺傳控制算法來辨識基于無功差值的有功附加控制器PI參數值，不斷修正自變量參數，使目標函數最小。

進一步優化技術方案，所述步驟S1包括以下步驟：