双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法技术

本发明专利技术公开了双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法，将所述双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行分块建模，通过时间逻辑元件整合封装的方法对双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行建模。本发明专利技术考虑了双馈式可变速抽水蓄能电站的整个动态过程，通过双馈式可变速抽水蓄能机组发电工况和抽水工况下的输出功率动态过程分块建模，实现了对双馈式可变速抽水蓄能机组从发电工况启动并网稳定运行到停机，再从电动工况启动并网稳定运行到停机的完整动态过程的输出功率建模，有利于完整地研究双馈式可变速抽水蓄能电站的输出功率动态过程特性。

【技术实现步骤摘要】
双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法
本专利技术涉及电力电子装置在抽水蓄能电站
，特别是涉及双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法。
技术介绍
电力系统需要在一定范围内维持系统频率和电压稳定，保持有功功率、无功功率的平衡。随着电网中风电、光伏发电等间歇性可再生能源的大规模利用，其在电网上所占比例日渐增大，导致电网的稳定运行，尤其是夜间频率控制，变得更为困难。双馈式可变速抽水蓄能电站使用双馈电机，可以保持变速恒频运行，可以有效地平衡可再生能源发电波动，是电网频率和电压调整的重要手段。为研究双馈式可变速抽水蓄能电站对电网的输出功率特性，提出了一种双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法。双馈式可变速抽水蓄能系统由双馈电机、水泵水轮机和变流器组成。双馈式抽水蓄能电站具有工况变换多、启停频繁等特点。双馈式抽水蓄能机组主要包括5种典型运行工况：静止、发电调相、发电工况、抽水调相及抽水工况。由于机组极少时间运行于调相工况，进一步将运行工况简化为静止、发电及抽水工况。水泵水轮机和双馈电机的动态过程是决定双馈式可变速抽水蓄能电站运行安全性、稳定性和经济性的关键因素，因此，对双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模显得更为重要。很多学者对双馈式可变速抽水蓄能电站的动态过程进行了研究，目前对双馈式可变速抽水蓄能电站的动态过程的研究主要集中在机组启动过程动态特性以及机组稳定运行时的动态响应。现有技术如IEEETransactionsonEnergyConversion第33卷第1期出版的“DynamicPerformanceofPumpingModeof250MWVariableSpeedHydro-GeneratingUnitSubjectedtoPowerandControlCircuitFaults”，该技术通过建立一个小型的双馈式可变速抽水蓄能机组实物平台来验证机组电动工况下的启动过程的动态特性。现有技术如IEEETransactionsonEnergyConversion第22卷第2期出版的“ModelingandDynamicSimulationsofDoublyFedAdjustable-SpeedPumpedStorageUnits”，该技术建立了双馈式可变速抽水蓄能机组的数学模型，并利用仿真软件来模拟机组分别在发电工况稳定运行和电动工况稳定运行时的有功功率动态响应。但以上方法均只考虑双馈式可变速抽水蓄能电站在某一特定的运行阶段下的动态特性，没有考虑包含所有运行阶段的动态过程。因此希望有一种双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法以解决现有技术中的问题。
技术实现思路
随电力系统需要在一定范围内维持系统频率和电压稳定，保持有功功率、无功功率的平衡。随着电网中风电、光伏发电等间歇性可再生能源的大规模利用，其在电网上所占比例日渐增大，导致电网的稳定运行，尤其是夜间频率控制，变得更为困难。双馈式可变速抽水蓄能电站使用双馈电机，可以保持变速恒频运行，可以有效地平衡可再生能源发电波动，是电网频率和电压调整的重要手段。为研究双馈式可变速抽水蓄能电站对电网的输出功率特性，提出了一种双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法。双馈式可变速抽水蓄能系统由双馈电机、水泵水轮机和变流器组成。双馈式抽水蓄能电站具有工况变换多、启停频繁等特点。双馈式抽水蓄能机组主要包括5种典型运行工况：静止、发电调相、发电工况、抽水调相及抽水工况。由于机组极少时间运行于调相工况，进一步将运行工况简化为静止、发电及抽水工况。水泵水轮机和双馈电机的动态过程是决定双馈式可变速抽水蓄能电站运行安全性、稳定性和经济性的关键因素，因此，对双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模显得更为重要。本专利技术的目的在于，提出一种双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法，用于研究并网运行的双馈式可变速抽水蓄能电站对电网的输出功率的动态过程。本专利技术公开了一种双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法，将所述双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行分块建模，通过时间逻辑元件整合封装的方法对双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行建模。优选地,所述双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行分块建模包括：发电工况输出功率动态过程建模和抽水工况输出功率动态过程建模。优选地,所述发电工况输出功率动态过程建模包括：发电工况启动阶段、发电工况增负荷阶段、发电工况稳定运行阶段、发电工况甩负荷阶段和发电工况停机阶段5个阶段的动态过程建模。优选地,所述抽水工况输出功率动态过程建模包括：抽水工况启动阶段、抽水工况增负荷阶段、抽水工况稳定运行阶段、抽水工况甩负荷阶段和抽水工况停机阶段5个阶段的动态过程建模。优选地，所述发电工况启动阶段和发电工况停机阶段的输出功率分别为0。优选地,所述发电工况增负荷阶段、发电工况稳定运行阶段和发电工况甩负荷阶段采用功率优先的控制策略。优选地，所述发电工况增负荷阶段和发电工况甩负荷阶段的功率参考值以阶梯或斜坡指令给出，发电工况稳定运行阶段为观察稳定运行时的动态特性，先在功率指令上加一个数十兆瓦的阶跃指令，然后再减去这个阶跃，来观察功率响应的动态特性。优选地，所述抽水工况启动阶段和抽水工况停机阶段的输出功率分别为0。优选地，所述抽水工况增负荷阶段、抽水工况稳定运行阶段和抽水工况甩负荷阶段采用转速优先的控制策略。优选地，所述抽水工况增负荷阶段和抽水工况甩负荷阶段的功率参考值以阶梯或斜坡指令给出，抽水工况稳定运行阶段为观察稳定运行时的动态特性，先在功率指令上加一个数十兆瓦的阶跃指令，然后再减去这个阶跃，来观察功率响应的动态特性。本专利技术公开的双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法具有以下有益效果：本专利技术提出了一种双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程的建模方法，考虑了双馈式可变速抽水蓄能电站的整个动态过程，通过双馈式可变速抽水蓄能机组发电工况和抽水工况下的输出功率动态过程分块建模，实现了对双馈式可变速抽水蓄能机组从发电工况启动并网稳定运行到停机，再从电动工况启动并网稳定运行到停机的完整动态过程的输出功率建模，有利于完整地研究双馈式可变速抽水蓄能电站的输出功率动态过程特性；对双馈式可变速抽水蓄能电站在电力系统中的仿真具有重要意义。附图说明图1是本专利技术的双馈式可变速抽水蓄能机组结构示意图。图2是本专利技术的功率优先控制策略控制框图。图3是本专利技术的转速优先控制策略控制框图。图4是本专利技术的功率优先控制策略下的有功功率控制图。图5是本专利技术的转速优先控制策略下的有功功率控制图。图6是本专利技术的双馈式可变速抽水蓄能电站仿真输出功率波形图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法，其特征在于，将所述双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行分块建模，通过时间逻辑元件整合封装的方法对双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行建模。

【技术特征摘要】
1.双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法，其特征在于，将所述双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行分块建模，通过时间逻辑元件整合封装的方法对双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行建模。2.根据权利要求1所述的双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法，其特征在于：所述双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程进行分块建模包括：发电工况输出功率动态过程建模和抽水工况输出功率动态过程建模。3.根据权利要求2所述的双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法，其特征在于：所述发电工况输出功率动态过程建模包括：发电工况启动阶段、发电工况增负荷阶段、发电工况稳定运行阶段、发电工况甩负荷阶段和发电工况停机阶段5个阶段的动态过程建模。4.根据权利要求2所述的双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法，其特征在于：所述抽水工况输出功率动态过程建模包括：抽水工况启动阶段、抽水工况增负荷阶段、抽水工况稳定运行阶段、抽水工况甩负荷阶段和抽水工况停机阶段5个阶段的动态过程建模。5.根据权利要求3所述的双馈式可变速抽水蓄能电站输出功率动态过程建模方法，其特征在于：所述发电工况启动阶段和发电工况停机阶段的输出功率分别为0。6.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国鹏，赵强，任继云，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11