一种风电机组实现自主调频的功率调节方法技术

本发明专利技术公开了一种风电机组实现自主调频的功率调节方法，当所接电网频率处于正常范围时，所述变流器通过所述DC/DC变换器将所述储能单元的电量维持在预设状态；否则：当所接电网频率的监测量低于正常范围的下限时，通过对DC/DC变换器的控制，将所述储能单元的能量经所述DC/DC变换器、直流母线和网侧变换器输送至所接电网以提供该输出功率的预期增加值；该风电机组实现自主调频的功率调节方法通过储能单元及DC/DC变换器提供输出功率的预期增加值，以实现所接电网频率的监测量低于正常范围下限的自主调频需求；风电机组通过斩波器的功率消耗能力，以及主控的调整能力，以实所接电网频率的监测量高于正常范围上限的自主调频需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组实现自主调频的功率调节方法


[0001]本专利技术涉及风力发电领域，尤其涉及一种风电机组实现自主调频的功率调节方法。

技术介绍

[0002]风电机组调频包括惯量响应和一次调频，与频率稳定性密切相关，其主要作用是当电网频率发生变化时使在网机组的负荷能在允许的范围内进行快速调整，以弥补电网的负荷缺额，进而确保电网频率的稳定。
[0003]风电场发电系统受间歇性风能限制，功率出力稳定性较差；风电机组与电网的交互引入了变流器的控制，减弱了与电网的耦合特性，降低了系统惯量和过载能力，当电网频率受到扰动时风电机组不具备传统采用同步发电机直接并网的火电机组固有的调频能力。
[0004]随着风电装机容量的增大，储能技术和风功率预测技术的进步，风电场很可能将成为参与电力系统频率调整的重要甚至主要角色。因此需要积极推进风电场和风电机组的调频功能研发，提高风场电网电能质量、经济效益和管理水平。
[0005]现已提出关于风电机组调频技术主要包含下述三大类：
[0006](1)机械能备用，让电机转速升高或增大桨距角，使风电机组工作在非最佳工作点，留出一定的备用容量；
[0007](2)在风电机组或风电场的交流并网点并联一定容量的储能装置，由于储能装置独立于风电机组，只要增加储能装置的调频控制策略即可，无需对现有风电机组运行进行调整；
[0008](3)在风电机组直流母线侧增加储能单元，变流器与储能单元 BMS之间相互通讯和协调控制，虽然增加开发设计难度，但是能增强变流器的稳定运行和抗扰动能力。
[0009]上述第一类方式无法使得风电机组工作在最佳的工作点，风电机组难以实现发电量的最大化；
[0010]上述第二类工作方式需要增加储能装置的成本，风电机组调频功能整体实现成本较高；
[0011]上述第三类风电机组调频技术要求储能单元能向电网输出和从电网吸收一定的功率，储能单元的电量工作点必须维持在50％附近，使得储能单元容量得不到充分利用，增加风电机组使用储能单元实现调频功能的成本。

技术实现思路

[0012]本专利技术要解决的技术问题是：风电机组工作在最佳的工作点，使其发电量的最大化，满足经济效益的要求，同时又充分利用储能单元容量，降低风电机组调频功能整体实现成本。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种风电机组实现自主调频的功率调节方法，风电机组包括风力发电机、主控、变流器、DC/DC 变换器及储能单元，变流器包括网侧变
换器、机侧变换器和斩波器，网侧变换器和机侧变换器直流端相连形成直流母线，斩波器跨接于直流母线，DC/DC变换器的一端与直流母线连接，另一端与储能单元连接，其特征在于：当所接电网频率处于正常范围时，变流器通过DC/DC 变换器将储能单元的电量维持在预设状态；否则：当所接电网频率的监测量低于正常范围的下限时，计算风电机组向所接电网输出功率的预期增加值，通过对DC/DC变换器的控制，将储能单元的能量经 DC/DC变换器、直流母线和网侧变换器输送至所接电网以提供该输出功率的预期增加值；当所接电网频率的监测量高于正常范围的上限时，计算风电机组向所接电网输出功率的预期减小值，当该输出功率的预期减小值处于所述斩波器能力范围内时，该输出功率的预期减小值由斩波器消耗；当该输出功率的预期减小值超出斩波器能力范围后，该输出功率的预期减小值由主控通过降低所述风力发电机的输出功率来平衡。
[0014]当自主调频为惯量响应时，所接电网频率的监测量为所接电网的频率变化率。
[0015]储能单元的容量根据所述风电机组惯量响应的输出功率的预期增加量的上限及期望的工作时间来确定，并预留一定裕量。
[0016]当自主调频为一次调频时，所接电网频率的监测量为所接电网的频率。
[0017]储能单元的容量根据所述风电机组一次调频的输出功率的预期增加量的上限及期望的工作时间来确定，并预留一定裕量。
[0018]变流器的斩波器的能力范围可根据斩波器的实际消耗的功率和工作时间结合斩波器的功率和能量损耗的限值确定。
[0019]所接电网频率处于正常范围条件下，当储能单元的电量小于电量设定范围的下限时，变流器向所述DC/DC变换器下发充电命令以及充电功率或电流指令；当储能单元的电量大于电量设定范围的上限时，变流器向所述DC/DC变换器下发放电命令以及放电功率或电流指令；当储能单元的电量位于电量设定范围以内时，变流器向DC/DC 变换器下发停机或待机命令。
[0020]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果在于：风电机组通过储能单元及DC/DC变换器提供输出功率的预期增加值，以实现所接电网频率的监测量低于正常范围下限的自主调频需求；风电机组通过斩波器的功率消耗能力，以及主控对风力发电机输出功率的调整能力，提供输出功率的预期减小值，以实所接电网频率的监测量高于正常范围上限的自主调频需求。采用本专利技术所述自主调频方法，由于储能单元仅需参与所接电网频率的监测量低于正常范围下限条件下的自主调频需求，无需参与所接电网频率的监测量高于正常范围上限条件下的自主调频需求，从而使得储能单元的容量配置可以减少近一半，显著降低风电机组自主调频的整体实现成本。
附图说明
[0021]图1为本专利技术满足风电机组实现自主调频的功率调节方法的整体结构图；
[0022]图2为本专利技术满足风电机组实现自主调频的功率调节方法的惯量响应控制框图；
[0023]图3为本专利技术满足风电机组实现自主调频的功率调节方法的一次调频控制框图；
[0024]图4为本专利技术满足风电机组实现自主调频的功率调节方法的惯量响应和一次调频综合控制框图；
[0025]图5为本专利技术满足风电机组实现自主调频的功率调节方法的储能单元电量控制框
图；
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]总体实施方案
[0028]本专利技术公开了一种风电机组实现自主调频的功率调节方法，如图 1所示，风电机组包括风力发电机、主控、变流器、DC/DC变换器及储能单元，变流器包括网侧变换器、机侧变换器和斩波器，网侧变换器和机侧变换器直流端相连形成直流母线，斩波器跨接于直流母线， DC/DC变换器的一端与直流母线连接，另一端与储能单元连接，当所接电网频率处于正常范围时，变流器通过DC/DC变换器将储能单元的电量维持在预设状态；否则：当所接电网频率的监测量低于正常范围的下限时，计算风电机组向所接电网输出功率的预期增加值，通过对DC/DC变换器的控制，将储能单元的能量经DC/DC变换器、直流母线和网侧变换器输送至所接电网以提供该输出功率的预期增加值；当所接电网频率的监测量高于正常范围的上限时，计算风电机组向所接电网输出功率的预期减小值，当该输出功率的预期减小值处于所述斩波器能力范围内时，该输出功率的预期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组实现自主调频的功率调节方法，所述风电机组包括风力发电机、主控、变流器、DC/DC变换器及储能单元，所述变流器包括网侧变换器、机侧变换器和斩波器，所述网侧变换器和机侧变换器直流端相连形成直流母线，所述斩波器跨接于直流母线，所述DC/DC变换器的一端与所述直流母线连接，另一端与所述储能单元连接，其特征在于：当所接电网频率处于正常范围时，所述变流器通过所述DC/DC变换器将所述储能单元的电量维持在预设状态；否则：当所接电网频率的监测量低于正常范围的下限时，计算所述风电机组向所接电网输出功率的预期增加值，通过对所述DC/DC变换器的控制，将所述储能单元的能量经所述DC/DC变换器、直流母线和网侧变换器输送至所接电网以提供该输出功率的预期增加值；当所接电网频率的监测量高于正常范围的上限时，计算所述风电机组向所接电网输出功率的预期减小值，当该输出功率的预期减小值处于所述斩波器能力范围内时，该输出功率的预期减小值由所述斩波器消耗；当该输出功率的预期减小值超出所述斩波器能力范围后，该输出功率的预期减小值由所述主控通过降低所述风力发电机的输出功率来平衡。2.根据权利要求1所述的风电机组实现自主调频的功率调节方法，其特征在于：当所述自主调频为惯量响应时，所述所接电网频率的监测量为所接电网的频率变化率。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：周党生，龚李伟，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：