一种基于虚拟同步技术的风电调频控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟同步技术的风电调频控制方法，涉及虚拟同步技术领域，将虚拟同步控制方法嵌入至风电机组正常控制中，在风电机组启动后，当虚拟同步功能未使能时，风机按照原有的传统控制模式运行；当虚拟同步功能使能后，虚拟同步控制中会根据电网的波动情况计算需要调节的桨距角和转矩控制指令，与风机正常的变桨、转矩控制叠加判断后，形成最终的控制命令下发至变桨系统和变流器执行。即本发明专利技术方法针对风电虚拟同步调频功能，结合风电机组的运行特性，通过有功调频分为储能和不储能两种控制模式对风电机组进行控制，解决了现有风电虚拟同步调频控制不够准确的缺点。有风电虚拟同步调频控制不够准确的缺点。有风电虚拟同步调频控制不够准确的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟同步技术的风电调频控制方法


[0001]本专利技术属于基于虚拟同步机技术的风力发电
，尤其涉及一种基于虚拟同步技术的风电调频控制方法。

技术介绍

[0002]随着能源危机和环境问题日益严峻，以风电为代表的新能源越来越受到重视，2017年，我国新增并网风电装机1503万千瓦，累计并网装机容量达到1.64亿千瓦，占全部发电装机容量的9.2％，国家电网已成为全球接入新能源规模最大、发展最快的电网。
[0003]以风电为代表的新能源发电在电力系统中占比不断增加，导致电力系统中的惯性、阻尼欠缺。虚拟同步机技术通过模拟常规同步发电机组并网运行外特性，当电网频率、电压出现扰动时可为电网提供有效的功率支撑，可有效解决新能源发电对电力系统稳定性的影响。
[0004]传统风电控制策略中追求最大功率跟踪，根据发电机运行转速不同，风机的控制分为最小转速控制阶段、最优功率跟踪阶段、恒转速阶段、恒功率阶段。从传统风电功率特性、传动链特性分析，并结合风电控制的灵活性，使风电虚拟同步调频提供了可能性。风轮储存巨大的旋转动能和变速风力发电机组桨距角与风能捕获系数的关系，为风电参与调频提供了多种控制实现方法。
[0005]风电虚拟同步调频控制技术研究主要针对风机具备惯性、一次调频开展。惯性、一次调频功能的实现主要研究风电机组有功功率的调节、支撑能力，由于目前大兆瓦风力发电机组普遍采用变桨距控制系统，可通过调节叶片桨矩角来调节风机的风能捕获。然而现有风电虚拟同步调频控制不够准确，因此，需要一种虚拟同步技术的风电调频控制方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟同步技术的风电调频控制方法，从而解决了现有风电虚拟同步调频控制不够准确的缺点。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于虚拟同步技术的风电调频控制方法，包括以下步骤：
[0008]将虚拟同步控制方法嵌入至风电机组正常控制中；
[0009]所述风电机组启动，控制判断虚拟同步控制功能是否使能，当虚拟同步控制功能未使能时，所述风电机组按照原有的传统控制模式运行；当所述虚拟同步功能使能后，通过虚拟同步控制策略对风电机组进行控制；
[0010]所述虚拟同步控制策略包括：根据电网的波动情况计算需要调节的桨距角和转矩控制指令，结合风电机组正常的变桨、转矩控制判断后，形成最终的控制命令下发至风电机组的变桨系统和变流器执行。
[0011]优选地，所述虚拟同步控制策略中，包括有功调频分为储能控制模式和不储能控制模式，两个模式通过风场需要进行设置，且两种控制模式均具备惯性功能和一次调频功
能。
[0012]优选地，所述储能控制模式为风电机组为储能未开启状态时的控制策略，包括以下步骤：
[0013]风电机组为储能未开启状态时，判断风电机组的惯性功能是否使能，
[0014]若风电机组的惯性功能使能时，设置第一惯性控制策略，然后判断风电机组的一次调频功能是否使能；
[0015]若风电机组的惯性功能未使能时，则直接判断风电机组的一次调频功能是否使能；
[0016]当风电机组的一次调频功能使能时，设置第一一次调频控制策略；
[0017]根据第一惯性控制策略和第一调频控制策略设置第一叠加策略，风电机组响应所述第一叠加策略，从而完成控制；
[0018]当风电机组的一次调频功能未使能时，则风电机组响应第一惯性控制策略，完成控制。
[0019]优选地，所述储能控制模式为风电机组为储能开启状态时的控制策略，包括以下步骤：
[0020]当风电机组开启储能时，设置储能控制策略，判断风电机组的储能是否完成；
[0021]当风电机组的储能完成时，判断风电机组的惯性功能是否使能；
[0022]若风电机组的惯性功能使能时，设置第二惯性控制策略，然后判断风电机组的一次调频功能是否使能；
[0023]若风电机组的惯性功能未使能时，则直接判断风电机组的一次调频功能是否使能；
[0024]当风电机组的一次调频功能使能时，设置第二一次调频控制策略；
[0025]根据第二惯性控制策略和第二调频控制策略设置第二叠加策略，风电机组响应所述第二叠加策略，从而完成控制；
[0026]当风电机组的一次调频功能未使能时，则风电机组响应第二惯性控制策略，完成控制。
[0027]优选地，所述第一惯性控制策略包括：
[0028]当风机实发功率大于20％Pn，且电网频率变化超过0.03Hz时，锁定该时刻实发有功功率，计算需增发功率，所述需增发功率的限值范围为机组额定功率的
±
10％内；
[0029]根据所述实发有功功率和增发功率确定风电机组的第一惯性功率。
[0030]优选地，所述第一调频控制策略包括：
[0031]风机实发功率大于20％Pn，且电网频率变化超过0.03Hz时，锁定该时刻实发有功功率，计算需增发功率，增发功率的限值范围为机组额定功率的
‑
20％～10％内；
[0032]根据所述实发有功功率和增发功率确定风电机组的第一调频功率，第一调频功率支撑直至电网频率恢复。
[0033]优选地，根据第一惯性控制策略和第一调频控制策略的情况获取第一叠加策略，包括：
[0034]风电机组优先响应第一惯性控制策略输出的第一惯性功率，且所述响应为阶跃响应；
[0035]风电机组响应第一惯性功率后继续响应第一一次调频控制策略输出的第一调频功率，第一调频功率的响应设置固定的爬坡率；
[0036]根据第一惯性控制策略输出的第一惯性功率和第一调频控制策略输出的第一调频功率判断得到第一叠加功率，将所述第一叠加功率除以实时转速得出转矩命令，下发至风电机组的变流器执行。
[0037]优选地，所述储能控制策略包括：采用变桨调节的控制方式，实现风电机组能量储备，储备功率为机组额定功率的10％。
[0038]优选地，所述第二惯性控制策略与第一惯性策略的方法步骤相同，但具体参数根据储能情况调整；所述第二调频控制策略与第一调频控制策略的方法步骤相同，但具体参数根据储能情况调整，所述第二叠加策略与第一叠加策略的方法步骤相同。
[0039]与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0040]本专利技术所提供的基于虚拟同步技术的风电调频控制方法，将虚拟同步控制方法嵌入至风电机组正常控制中，在风电机组启动后，当虚拟同步功能未使能时，风机按照原有的传统控制模式运行；当虚拟同步功能使能后，虚拟同步控制中会根据电网的波动情况计算需要调节的桨距角和转矩控制指令，与风机正常的变桨、转矩控制叠加判断后，形成最终的控制命令下发至变桨系统和变流器执行。通过本专利技术方法能够对风电调频进行控制，增大功率输出。即本专利技术方法通过模拟传统同步发电机组外特性，实现风电机组虚拟同步机的开发，使风电机组具备类似与传统同步机组的调频特性；针对风电虚拟同步调频功能，结合风电机组的运行特性，通过有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟同步技术的风电调频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：将虚拟同步控制方法嵌入至风电机组正常控制中；所述风电机组启动，控制判断虚拟同步控制功能是否使能，当虚拟同步控制功能未使能时，所述风电机组按照原有的传统控制模式运行；当所述虚拟同步功能使能后，通过虚拟同步控制策略对风电机组进行控制；所述虚拟同步控制策略包括：根据电网的波动情况计算需要调节的桨距角和转矩控制指令，结合风电机组正常的变桨、转矩控制判断后，形成最终的控制命令下发至风电机组的变桨系统和变流器执行。2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步技术的风电调频控制方法，其特征在于，所述虚拟同步控制策略中，包括有功调频分为储能控制模式和不储能控制模式，两个模式通过风场需要进行设置，且两种控制模式均具备惯性功能和一次调频功能。3.根据权利要求2所述的基于虚拟同步技术的风电调频控制方法，其特征在于，所述储能控制模式为风电机组为储能未开启状态时的控制策略，包括以下步骤：风电机组为储能未开启状态时，判断风电机组的惯性功能是否使能，若风电机组的惯性功能使能时，设置第一惯性控制策略，然后判断风电机组的一次调频功能是否使能；若风电机组的惯性功能未使能时，则直接判断风电机组的一次调频功能是否使能；当风电机组的一次调频功能使能时，设置第一一次调频控制策略；根据第一惯性控制策略和第一调频控制策略设置第一叠加策略，风电机组响应所述第一叠加策略，从而完成控制；当风电机组的一次调频功能未使能时，则风电机组响应第一惯性控制策略，完成控制。4.根据权利要求2所述的基于虚拟同步技术的风电调频控制方法，其特征在于，所述储能控制模式为风电机组为储能开启状态时的控制策略，包括以下步骤：当风电机组开启储能时，设置储能控制策略，判断风电机组的储能是否完成；当风电机组的储能完成时，判断风电机组的惯性功能是否使能；若风电机组的惯性功能使能时，设置第二惯性控制策略，然后判断风电机组的一次调频功能是否使能；若风电机组的惯性功能未使能时，则直接判断风电机组的一次调频功能是否使能；当风电机组的一次调频功能使能时，设置第二一次调频控制策略；根据第二惯性控制策略和第二调频控制策略设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢广陵，孙志媛，周柯，窦骞，王晓明，林翔宇，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：