一种基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法技术

技术编号:24333477 阅读:70 留言:0更新日期:2020-05-29 20:57
本发明专利技术公开了一种基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法,从DFIG双馈风力发电机的物理特性出发,提出了容风积的概念,并通过其衡量风电场中各DFIG设备的调频能力。在电网频偏小于0.2Hz的情况下仅采用最大容风积的DFIG风机单独调频,使频偏较快消除;在电网频偏大于0.2Hz的情况下,通过各DFIG设备容风积的大小进行功率任务划分;在单独调频以及多机协同调频的具体细节中,还考虑了风速因素,尤其在当前风速小于额定风速的时候,根据DFIG所处风速段推算出的调差系数,调整虚拟惯量法模型参数,使得调频更迅速、稳定,最终实现了复杂的风电场以及差异化的机组条件下风力发电频率稳定的目标。

A comprehensive frequency regulation method of power grid based on the frequency regulation ability of DFIG in wind farm

【技术实现步骤摘要】
一种基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法
本专利技术涉及风力发电领域,具体涉及一种基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法。
技术介绍
双馈风力发电机(Doubly-fedInductionGenerator,DFIG)是目前应用最为广泛的风力发电机,由定子绕组直连定频三相电网的绕线型异步发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。根据国家规定,电力电网系统的频率在98%的时间内应控制在额定频率误差正负0.2Hz的范围内,当频偏大于0.2Hz的时候,电网应采取紧急调控措施。然而由于风电场的复杂性和风电机组的差异性,若采用恒定的、理想的控制手段驱动DFIG设备,很难使得电网频率稳定在0.2Hz的频偏之内。因此,工程界亟需一种基于风电场宏观层面的经济且实用的综合调频控制手段。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足,本专利技术提供的一种基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法解决了现有的理想DFIG控制方法无法在复杂的风电场以及差异化的机组条件下提供稳定的电力电网频率的问题。...

【技术保护点】
1.一种基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法,其特征在于,包括以下步骤:/nS1、判断当前风速v是否在区间[V

【技术特征摘要】
1.一种基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、判断当前风速v是否在区间[V1,V3]内,其中V1为切入风速,V3为切出风速,若是,则跳转至步骤S2,若否,则跳转至步骤S9;
S2、判断电网的当前频率与50Hz标准频率的偏差是否小于0.2Hz,若是,则跳转至步骤S3,若否,则跳转至步骤S8;
S3、判断当前风速v是否小于额定风速V2,若是,则跳转至步骤S4,若否,则跳转至步骤S5;
S4、采用超速和综合虚拟惯量法对电网进行一次调频,至电网频率与50Hz标准频率无偏差,结束流程;
S5、采用单一虚拟惯量法对电网进行一次调频,同时选用电网中容风积最大的DFIG双馈风力发电机进行二次调频,跳转至步骤S6;
S6、判断电网的当前频率与50Hz标准频率是否再次出现偏差,若是则跳转至步骤S7,若否,则结束流程;
S7、通过备用风机进行二次调频,至电网频率与50Hz标准频率无偏差,结束流程;
S8、采用多机协同调频法,至电网频率与50Hz标准频率无偏差,结束流程;
S9、采取风机异常工作措施,结束流程。


2.根据权利要求1所述的基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法,其特征在于,所述步骤S5的单一虚拟惯量法为:利用变流器释放DFIG双馈风力发电机的转子动能,根据电网的当前频率与50Hz标准频率的偏差Δf以及Δf与有功功率ΔP的微分关系式,调节DFIG双馈风力发电机的有功功率ΔP,从而实现调频,达到稳定频率的效果;所述偏差Δf与有功功率ΔP的微分关系式为:



其中,Kdf为惯量系数。


3.根据权利要求1所述的基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法,其特征在于,所述步骤S8包括以下步骤:
S81、判断当前风速v是否小于额定风速V2,若是,则跳转至步骤S82,若否,则跳转至步骤S84;
S82、计算电网中各台DFIG双馈风力发电机的调差系数δi,其中i为DFIG双馈风力发电机序列号,其值在区间[1,N]内,N为电网中DFIG双馈风力发电机总数,跳转至步骤S83;
S83、采用超速和综合虚拟惯量法,并联合最佳δ法对电网进行一次调频,至电网频率与50Hz标准频率无偏差,结束流程;
S84、计算电网中各台DFIG双馈风力发电机的容风积KSWi,并跳转至步骤S85;
S85、通过电网中各台DFIG双馈风力发电机的容风积KSWi分配各台DFIG双馈风力发电机的任务,进行多机协同二次调频,并跳转至步骤S86;
S86、判断电网的当前频率与50Hz标准频率是否再次出现偏差,若是则跳转至步骤S87,若否,则结束流程;
S87、通过备用风机进行二次调频,至电网频率与50Hz标准频率无偏差,结束流程。


4.根据权利要求3所述的基于风电场中双馈风机调频能力的电网综合调频方法,其特征在于,所述步骤S82的调差系数δi的计算公式为:



其中,ΔfW为电网频率变化量,取0.2Hz,fref为50Hz电网标准频率,ΔPWi为DFIG双馈风力发电机i的减载储备功率,PWNi为DFIG双馈风力发电机i的额定有功功率。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员:王德林杨仁杰陈要光李智喻心康积涛
申请(专利权)人:西南交通大学
类型:发明
国别省市:四川;51

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