【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种风电场友好接入电力系统的控制方法,特别涉及一种风储集群参 与电力系统调频调压的协同控制方法。
技术介绍
随着我国能源结构的低碳化调整,风能等可再生能源在我国能源结构中占有的比 重逐渐增大,可再生能源与电力系统间的相互作用的程度逐步加强。 虽然风电等可再生能源能够在一定程度上解决能源及环境问题,但是,当风电渗 透率较高时,风电的接入会对电力系统的安全稳定运行带来一定的影响。 风电机组的原动力为风能,风能由于风的间歇性和随机波动性使得风电机组的发 出的功率是间歇和波动的,这些波动性的风能接入系统会给电力系统带来冲击。同时,由于 风电机组为异步机,若不加以控制,在发出有功功率的同时,需要吸收一定的无功功率,不 利用系统的电压稳定。当风电渗透率较低时,这些影响不明显,随着风电渗透率的提高,风 能对电力系统的影响逐渐增大,在给电力系统带来经济效益的同时也给电网的运行造成了 一定的困难。在风电并网比重较大的电力系统中,由于风电场输出功率具有不完全可控性 和预期性,会在一定程度上改变原有电力系统潮流分布、线路输送功率及整个系统的惯量, 从而对电网的有功、无功功率平衡、频率及电压稳定产生了影响。当风电并网运行时,特别 是独立运行的小电网,电网建设相对薄弱,电网有功功率调节能力较小,风电并网带来的电 网稳定性问题更加明显。因此,越来越多的电力公司要求风力发电至少能像常规发电厂一 样提供辅助性服务。 但是,风力发电由于容量及励磁电流等限制,当系统给出功率需求时,仅利用风电 机组无法取得较好地调节效果。储能装置由于其灵 ...
【技术保护点】
一种风储集群参与电力系统调频调压的协同控制方法,其特征在于,该协同控制方法步骤如下:(1)采集电力系统频率、电压信息及风电场风速信息,同时根据电力系统调度指令,形成风电场调频、调压备用容量需求;(2)根据风速和风电场调频、调压备用容量需求,利用风电机组的超速控制与桨距角控制,确定各台风电机组的初始有功功率、无功功率出力、初始转速、初始桨距角,以及储能装置的荷电状态;(3)根据电力系统实时的频率偏差及其变化率信息,确定电力系统目前的调频需求;根据电力系统实时的电压偏差及其变化率信息,确定电力系统目前的调压需求;(4)根据风电机组出力状况,确定风电机组和储能装置需要发出的有功功率与无功功率大小;(5)结合风电机组容量、励磁电流限制及系统实时电气状态,确定风电机组有功功率与无功功率出力参考值;(6)结合储能容量限制及电力系统实时电气状态,确定储能装置的有功功率与无功功率出力参考值;(7)将风电机组输出有功功率及无功功率参考值转换为风电机组转速、桨距角、励磁电流等参数输入给风电机组,使风电机组完成对电力系统频率及电压的调节;(8)将储能装置的有功功率及无功功率出力参考值输入给储能装置,使储能装 ...
【技术特征摘要】
1. 一种风储集群参与电力系统调频调压的协同控制方法,其特征在于,该协同控制方 法步骤如下: (1) 采集电力系统频率、电压信息及风电场风速信息,同时根据电力系统调度指令,形 成风电场调频、调压备用容量需求; (2) 根据风速和风电场调频、调压备用容量需求,利用风电机组的超速控制与桨距角控 制,确定各台风电机组的初始有功功率、无功功率出力、初始转速、初始桨距角,以及储能装 置的荷电状态; (3) 根据电力系统实时的频率偏差及其变化率信息,确定电力系统目前的调频需求; 根据电力系统实时的电压偏差及其变化率信息,确定电力系统目前的调压需求; (4) 根据风电机组出力状况,确定风电机组和储能装置需要发出的有功功率与无功功 率大小; (5) 结合风电机组容量、励磁电流限制及系统实时电气状态,确定风电机组有功功率与 无功功率出力参考值; (6) 结合储能容量限制及电力系统实时电气状态,确定储能装置的有功功率与无功功 率出力参考值; (7) 将风电机组输出有功功率及无功功率参考值转换为风电机组转速、桨距角、励磁电 流等参数输入给风电机组,使风电机组完成对电力系统频率及电压的调节; (8) 将储能装置的有功功率及无功功率出力参考值输入给储能装置,使储能装置完成 对电力系统频率及电压的调节; (9) 完成对电力系统频率和电压的调节后,按照步骤(1)和步骤(2)恢复风电机组和储 能装置调频调压备用容量。2. 根据权利要求1所述的风储集群参与电力系统调频调压的协同控制方法,其特征 在于,所述步骤(1)中电力系统调度指令是指电力系统调度方根据电力系统调频需求与 风速信息所确定的风电场各台风电机组预留d%的有功功率作为调频备用容量需求,d为 5% -10% ;该调频备用容量需求由风电机组超速控制与桨距角控制提供。3. 根据权利要求1所述的风储集群参与电力系统调频调压的协同控制方法,其特征在 于,所述步骤(2)各台风电机组的初始转速的确定与风速有关,根据风电机组有功功率输 出能力与电力系统调频备用需求,将风速划分为启动风速段、低风速段、中风速段和高风速 段4部分;其中,启动风速段为切入风速到门槛风速,启动风速段风电机组有功功率输出能 力较小,转速变化对风电机组有功功率输出影响不大;低风速段上限为利用超速控制可提 供全部电力系统调频备用需求的风速;高风速段下限为采用最大功率点跟踪时,风电机组 转速达到最大转速时的风速;对应不同风速,风电机组的初始转速不同,初始转速《与风 速关系满足:式中,Rw为风电机组半径,A为风电机组按照最大功率点跟踪控制时得到的叶尖速比, 入'为风电机组按照预留d%的有功功率作为调频备用容量需求时得到的叶尖速比,Vws为 检测到的风电机组风速,为启动风速段的最大风速,Viin为中风速段的最小风速。4. 根据权利要求1所述的风储集群参与电力系统调频调压的协同控制方法,其特征在 于,所述步骤(2)根据风速和风电场调频、调压备用容量需求,利用风电机组的超速控制与 桨距角控制,确定各台风电机组的初始有功功率、无功功率出力、初始转速、初始桨距角,以 及储能装置的荷电状态;其中风电场的调频备用容量需求与各台风电机组的初始有功功率 出力、初始转速、初始桨距角以及储能装置荷电状态有关,风电场的调压备用容量需求与各 台风电机组的初始无功功率出力有关; 风电场调频备用容量需求由各台风电机组的超速控制与桨距角控制共同提供,在确定 超速控制和桨距角控制分别承担的风电场调频备用容量需求后,可得到对应于该风电场调 频备用容量需求的风电机组的初始转速和初始桨距角,并由风电机组的初始转速和初始桨 距角控制风电机组发出初始有功功率;当风速处于启动风速段时,风电机组采用最大功率 点跟踪控制,忽略风电场调频备用容量需求;在低风速段时,电力系统调度要求风电机组预 留的风电场调频备用功率全部由风电机组的超速控制提供;在中风速段,调频备用功率优 先由风电机组的超速控制提供,不足部分利用风电机组的桨距角控制提供;在高风速段,风 电机组采用恒转速控制,调频备用功率均由风电机组的桨距角控制提供; 风电场调压备用容量需求与各台风电机组可调节的无功功率裕度有关,各台风电机组 可调节的无功功率裕度由各台风电机组有功功率出力与各台风电机组视在功率共同决定, 满足:式中,为各台风电机组可调节的无功功率裕度,s为各台风电...
【专利技术属性】
技术研发人员:唐西胜,高超,师长立,苗福丰,吴涛,李善颖,邓春,邢海瀛,
申请(专利权)人:中国科学院电工研究所,国家电网公司,华北电力科学研究院有限责任公司,华北电网有限公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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