一种自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法技术

本发明专利技术提供一种自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法，该方法包括：将常规发电机组改造成恒励磁发电机组；将背靠背变流器与恒励磁发电机组和高压输电网连通连接；获得联络线功率差额ΔP

【技术实现步骤摘要】
一种自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法
本专利技术属于并网联络线功率控制
领域，特别是涉及一种自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法。
技术介绍
近年来，许多企业响应国家“余电上网”的政策自备电厂，来降低企业运行成本和增加企业收益。随着企业自备电厂并入电网的规模逐渐增大，自备电厂内部的功率随时会存在大幅度、高频率的波动，这些原因引起联络线路功率波动或振荡现象等问题尤为突出。因此，保证联络线功率的快速、恒定控制是自备电厂满足电网调度要求、向电网传送高质量电能的主要技术手段。一方面，目前对于并网联络线功率的控制研究主要针对光伏发电、风力发电等系统以及石化、钢铁等大型企业电厂，其功率控制的方法也主要利用储能补偿策略。储能补偿策略主要是通过在企业内部能够建立具有较多的储能装置，当短时甚至是长期负荷波动再次出现时，这些储能装置便可以立刻补偿由于负荷波动引起的并网联络线功率缺额。储能形式主要分为电磁储能与物理储能，其中电磁储能是指将能量以磁场能量的形式进行储存，待使用时将磁场能量转化成电能输出，可有效抑制联络线有功功率波动，但该方法工程应用造价昂贵，运行维护费用偏高。而物理储能中应用较广的主要是飞轮储能，飞轮储能系统主要通过参考功率的变化实现电机充放电运行状态的转化，通过对变流器的控制实现电网与该储能系统的能量交换，从而有效降低风电场的有功输出波动，且飞轮储能装置几乎不需要维护、使用寿命长，但飞轮储能装置目前仅适用于风电场中，可快速补偿风电随机性给电网带来的功率不平衡，提高风常规发电机组的输出电能质量。r>另一方面，目前大部分企业自备电厂并未设置储能装置，仍旧依靠常规火常规发电机组的固有特性调节频率和功率。常规火常规发电机组通过调节系统频率调节功率变化主要通过惯量响应、一次调频以及二次调频等手段，惯量响应典型作用时间为故障后的0-15s内；一次调频典型作用时间为故障后15-60s内；二次调频主要是维持系统发电与负荷之间的平衡，直至系统频率恢复设定值，整个调节过程至少持续20s，因此常规火常规发电机组无法在系统功率变化瞬间做出相应响应。然而，现有自备电厂并网联络线功率恒定控制的技术中，中国专利CN110401217A说明书中公开提供一种基于中央控制器的并网型微电网联络线恒功率控制方法。该方法提出双模块功率优化控制，采用无差闭环控制，快速精确跟踪联络线功率设定值，满足电网调度的要求；同时可以预先根据储能系统及光伏系统判断所述功率调整对象，保证储能及光伏能完全响应功率调整需求。但也因需要先预测功率后做出调整，存在可靠性有待提高、响应速度较慢等问题，该方法仅适用于配置储能、光伏或虚拟储能的系统，无法适用在没有储能装置的自备电厂中。文献“负荷波动下小型变速水力发常规发电机组功率响应调节研究”中提出将变速恒频发电技术应用于小水常规发电机组，有效地改善小型水常规发电机组运行条件，保持较宽高效率区运行。文献论证了技术可行性，但针对将火力常规发电机组改为变速恒频机组的技术还很少研究，且利用主动变速功能来控制并网联络线功率的方法还未进行工业验证。文献“风力发电对系统频率影响及虚拟惯量综合控制”中提出在风常规发电机组中加入虚拟惯量综合控制方法，有效增加了系统等效转动惯量，并通过仿真验证了虚拟惯量控制策略对频率动态特性的改善作用。但风力机组的虚拟惯量控制策略采用频率变化量作为输入信号来调节系统频率的变化，其它参数作为虚拟惯量的输入信号方法还未证实。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法。其中，该方案将容量较小的同步常规发电机组拟作为恒励磁电机组，并通过背靠背变流器与高压输电网并联运行，实现变速恒频控制。此外，将风常规发电机组的虚拟惯量控制策略移植到恒励磁电机组中，并将联络线功率偏差信号作为变速恒频机组的虚拟惯量控制策略的输入信号，实现联络线功率的快速控制。为实现上述目的，本专利技术第一方面，提供一种自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法，所述方法包括：提供N台常规发电机组，将其中至少一台常规发电机组输入恒定励磁参数改造成恒励磁发电机组；所述常规发电机组和恒励磁发电机组均包括汽轮机；提供背靠背变流器，将其与改造成的恒励磁发电机组连接，并与高压输电网连通；其中，所述背靠背变流器包括网侧变流器、机侧变流器和虚拟惯量控制模块；所述虚拟惯量控制模块包括PI调节器；采集当前联络线功率PLine和给定的功率调度指令值PLref，通过计算获得当前联络线功率差额ΔPLine；其中，所述联络线功率差额ΔPLine＝|PLine-PLref|；将所述联络线功率差额ΔPLine输出至所述PI调节器，经过PI调节后作为功率差额控制量ΔP，如下式(Ⅰ)将所述功率差额控制量ΔP按比例分配至所述常规发电机组以及恒励磁发电机组中：ΔP＝K1ΔP1+K2ΔP2……+KNΔPN(Ⅰ)，其中，K1、K2……KN为N台所述常规发电机组以及恒励磁发电机组的比例分配系数，ΔP1、ΔP2……ΔPN为N台所述常规发电机组以及恒励磁发电机组的功率差额控制量；采集第一常规发电机组或恒励磁发电机组当前实际输出功率Pg、输入功率指令值Pgref和功率差额控制量ΔP1，如下式(Ⅱ)将功率差额控制量ΔP1叠加在所述第一常规发电机组或恒励磁发电机组的汽轮机的有功功率参考输入指令值Pref中，以使增加所述第一常规发电机组或恒励磁发电机组的有功功率，从而控制所述联络线功率的恒定：Pref＝Pgref+ΔP1-Pg(Ⅱ)。进一步地，所述方法还包括：采集当前联络线功率的变化值ΔPL；其中，ΔPL＝ΔPLine×K，K为增益系数；将所述功率变化值ΔPL输入至所述虚拟惯量控制模块，并运行虚拟惯量控制策略，通过弥补联络线产生的功率差额，从而控制所述联络线功率的恒定；所述虚拟惯量控制策略退出运行时，所述汽轮机调速器阀门开度增加，将功率差额控制量ΔP1叠加在所述恒励磁发电机组的汽轮机的有功功率参考输入指令值Pref中，以使增加所述恒励磁发电机组的有功功率，从而控制所述联络线功率恒定。进一步地，述虚拟惯量控制模块还包括死区控制模块、max模块和switch选择模块；所述虚拟惯量控制策略的方法进一步地包括：将所述功率变化值ΔPL输入至死区控制模块，如果所述功率变化值ΔPL超过预设功率变化阈值，将ΔPL输入至max模块；max模块采集所述功率变化值ΔPL的最大值ΔPL-max，并以ΔPL-max执行虚拟惯量控制策略；通过下式(Ⅲ)计算所述有功功率参考值ΔPv：其中，KP为虚拟惯量比例系数，KD为虚拟惯量微分系数，ΔPL-max为功率变化值的最大值；第一switch选择模块启动转速保护策略；其中，所述第一switch选择模块设置所述恒励磁电机组的转速标幺值范围；如果所述恒励磁机组的测量转速ω未超过所述转速标幺值范围，则所述第一switch选择模块输出YES，转入第二switch选择模块；如果所述恒励磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n提供N台常规发电机组，将其中至少一台常规发电机组输入恒定励磁参数改造成恒励磁发电机组；所述常规发电机组和恒励磁发电机组均包括汽轮机；/n提供背靠背变流器，将其与改造成的恒励磁发电机组连接，并与高压输电网连通；其中，所述背靠背变流器包括网侧变流器、机侧变流器和虚拟惯量控制模块；所述虚拟惯量控制模块包括PI调节器；/n采集当前联络线功率P

【技术特征摘要】
1.一种自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
提供N台常规发电机组，将其中至少一台常规发电机组输入恒定励磁参数改造成恒励磁发电机组；所述常规发电机组和恒励磁发电机组均包括汽轮机；
提供背靠背变流器，将其与改造成的恒励磁发电机组连接，并与高压输电网连通；其中，所述背靠背变流器包括网侧变流器、机侧变流器和虚拟惯量控制模块；所述虚拟惯量控制模块包括PI调节器；
采集当前联络线功率PLine和给定的功率调度指令值PLref，通过计算获得当前联络线功率差额ΔPLine；其中，所述联络线功率差额ΔPLine＝|PLine-PLref|；
将所述联络线功率差额ΔPLine输出至所述PI调节器，经过PI调节后作为功率差额控制量ΔP，如下式(Ⅰ)将所述功率差额控制量ΔP按比例分配至所述常规发电机组以及恒励磁发电机组中：
ΔP＝K1ΔP1+K2ΔP2……+KNΔPN(Ⅰ)，
其中，K1、K2……KN为N台所述常规发电机组以及恒励磁发电机组的比例分配系数，ΔP1、ΔP2……ΔPN为N台所述常规发电机组以及恒励磁发电机组的功率差额控制量；
采集第一常规发电机组或恒励磁发电机组当前实际输出功率Pg、输入功率指令值Pgref和功率差额控制量ΔP1，如下式(Ⅱ)将功率差额控制量ΔP1叠加在所述第一常规发电机组或恒励磁发电机组的汽轮机的有功功率参考输入指令值Pref中，以使增加所述第一常规发电机组或恒励磁发电机组的有功功率，从而控制所述联络线功率的恒定：
Pref＝Pgref+ΔP1-Pg(Ⅱ)。


2.根据权利要求1所述的自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
采集当前联络线功率的变化值ΔPL；其中，ΔPL＝ΔPLine×K，K为增益系数；
将所述功率变化值ΔPL输入至所述虚拟惯量控制模块，并运行虚拟惯量控制策略，通过弥补联络线产生的功率差额，从而控制所述联络线功率的恒定；
所述虚拟惯量控制策略退出运行时，所述汽轮机调速器阀门开度增加，将功率差额控制量ΔP1叠加在所述恒励磁发电机组的汽轮机的有功功率参考输入指令值Pref中，以使增加所述恒励磁发电机组的有功功率，从而控制所述联络线功率恒定。


3.根据权利要求2所述的自备电厂并网联络线功率快速恒定的控制方法，其特征在于，所述虚拟惯量控制模块还包括死区控制模块、max模块和switch选择模块；所述虚拟惯量控制策略的方法进一步地包括：
将所述功率变化值ΔPL输入至死区控制模块，如果所述功率变化值ΔPL超过预设功率变化阈值，将ΔPL输入至max模块；
max模块采集所述功率变化值ΔPL的最大值ΔPL-max，并以ΔPL-max执行虚拟惯量控制策略；
通过下式(Ⅲ)计算所述有功功率参考值ΔPv：



其中，KP为虚拟惯量比例系数，KD为虚拟惯量微分系数，ΔPL-max为功率变化值的最大值；
第一switch选择模块启动转速保护策略；其中，所述第一switch选择模块设置所述恒励磁电机组的转速标幺值范围；如果所述恒励磁机组的测量转速ω未超过所述转速标幺值范围，则所述第一switch选择模块输出YES，转入第二switch选择模块；如果所述恒励磁机组的测量转速ω超过所述转速标幺值范围，则所述第一switch选择模块输出NO，虚拟惯量控制策略退出运行；
第二switch选择模块启动功率保护策略；其中，所述第二switch选择模块设置联络线功率差额变化阈值；如果所述联络线功率差额ΔPLine超过...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰飞，吴彤，黎静华，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45