[發明專利]風電機組一次調頻控制方法、裝置、設備和存儲介質

在審

• 申請號: 202211127779.4
• 申請日: 2022-09-16
• 公開（公告）號: CN115395536A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 吳闡
• 申請（專利權）人: 網源輔助服務（湖北）有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種風電機組一次調頻控制方法、裝置、設備和存儲介質，通過將頻率變化率分為若干個區間，頻率變化率區間小時采用綜合慣性控制，大時采用短時功率增發控制，從而克服兩種控制方法分別控制時各自具有的缺陷；同時在綜合慣性控制和短時功率增發控制之間采用遞增轉速恢復，從而克服短時功率增發控制調頻和轉速恢復階段時間長的缺陷；本發明利用粒子群算法實現短時功率增發控制的改進，進一步提高了控制的效率。

技術領域

本發明屬于新能源并網技術領域，尤其涉及一種風電機組一次調頻控制方法、裝置、設備和存儲介質。

背景技術

風電作為目前已經較為成熟的新能源發電方式，在電力系統中的滲透率越來越高。由于風機轉子與電網頻率解耦，風電一般不參與系統調頻，從而大規模風電接入電網會明顯減弱系統的調頻能力，同時會對電網的穩定性造成影響。針對風電場接入電網對系統頻率跌落事件可能造成的影響，當前國內外電網導則明確提出并網風電場需要和常規發電廠一樣具有參與系統一次調頻的能力。例如我國國家標準GB/T19963-2011《風電場接入電力系統技術規定》指出：風電場應符合DL/T1040標準，具備參與電力系統調頻、調峰和備用的能力。

為了滿足上述要求，有效解決負荷突變引起的頻率快速跌落問題，許多學者開始在風電機組層面探究風電機組參與系統一次調頻的控制策略，通過在風電并網系統中利用風電機組電力電子接口設備的快速動態響應進行功率補償參與一次調頻，主要的調頻策略包括綜合慣性控制、短時功率增發控制、虛擬同步機控制以及功率備用控制。

其中，綜合慣性控制能夠提高系統對頻率的調節能力，為使風電機組具有持續調頻能力，風電機組可采用降載運行方式提供功率儲備，但為了兼顧調頻需求和經濟性，降載運行更適用于高風速機組，風電場中風電機組大部分以中低風速運行時難以參與調頻。同時，綜合慣性控制涉及一次調頻后的轉速恢復過程，此過程吸收有功功率，將引發系統頻率二次跌落。另外，綜合慣性控制動作具有自發性，不能作為主動控制手段。

相較于綜合慣性控制，短時功率增發控制能人為設定功率參考值，調頻更具主動性。有學者提出基于跟蹤曲線的短時功率增發控制，在風電機組轉子側變流器加入有功增量，以降低轉速移動工作點，從而減小功率輸出，削弱切換過程的頻率二次跌落，然而該策略調頻和轉速恢復階段時間長，不適用于功率波動頻繁的場景。

發明內容

基于此，有必要針對風電機組靈活性不足、應用場景限制度高的問題，提供一種風電機組一次調頻控制方法、裝置、設備和存儲介質。

第一方面，風電機組一次調頻控制方法，該方法包括：

計算RoCoF(Rate of Change of Frequency，頻率變化率)；

若頻率變化率小于第一閾值，采用綜合慣性控制，若大于等于第一閾值，則采用短時功率增發控制。

本發明通過將頻率變化率進行分段，分成若干個區間，不同區間采用不同的控制方法，當頻率變化率小于第一閾值，綜合慣性控制抑制頻率波動，若大于等于第一閾值，短時功率增發控制更具主動性，從而可以克服各自單獨使用時存在的缺陷，大大提升風電機組調頻適應能力。

其中，設置第二閾值，第二閾值小于第一閾值，當頻率變化率小于第二閾值，采用綜合慣性控制抑制頻率波動；當頻率變化率介于第二閾值和第一閾值之間，采用綜合慣性控制，且在滿足退出調頻條件后，轉速恢復并轉入MPPT模式；當頻率變化率大于等于第一閾值，采用短時功率增發控制，且與轉速恢復相配合。本發明遞增轉速恢復，從而克服短時功率增發控制調頻和轉速恢復階段時間長，不適用于功率波動頻繁的缺陷。

其中，RoCoF的計算方法是：