一种基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法，涉及风机虚拟同步机技术领域，通过分析多种变速风机的运行特性判断变速风机是否能进行虚拟同步机改造；选择能够进行虚拟同步机改造的变速风机进行策略分析，根据分析结果设置虚拟同步机控制，从而完成对风机虚拟同步机改造。应用虚拟同步机技术的新能源机组通过合理配置虚拟同步机控制参数，可以改变设备频率响应特性并具有调节系统电压、频率，提供阻尼等功能，从而参与系统动态调节，在一定程度上可提高电网的运行安全稳定水平。采用虚拟同步发电机技术为新能源友好型并网模式提供了新的解决思路。并网模式提供了新的解决思路。并网模式提供了新的解决思路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法


[0001]本专利技术属于风机虚拟同步机
，尤其涉及一种基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法。

技术介绍

[0002]随着风电在电力系统中装机容量所占比例逐渐增大以及各类电力负荷的快速增长，电源、电网特性都发生了深刻变化，对电力系统的影响也逐步凸显。新能源渗透率和直流受电比例的不断提高使得传统同步发电机的装机比例逐渐降低，电力系统中的旋转备用容量及转动惯量相对减少，同步电网的惯量和一次调频的能力不断下降，给系统在大功率缺额冲击下的频率稳定性与恢复能力带来了风险，给电力系统安全稳定运行带来了压力。频率问题在受端电网中表现尤为突出。
[0003]近年来“电网友好型”新能源并网概念被提出，目前电网友好发电技术的研究强调电力设备主动参与、灵活互动和高度协调。在新能源发电方面，则体现在提高可预测性、可调性、可控性以及稳定性，提高电网接纳波动性新能源能力和安全、经济运行能力。常规同步发电机对电网具有天然的友好特性，若能借鉴传统电力系统运行经验，并有效引入常规同步发电机的相关控制策略与分析方法，使并网逆变器具有类似同步发电机的运行特性，提高可调性、可控性以及稳定性，则可实现分布式新能源的友好接入并提高电力系统稳定性。基于这种思路，国内外学者提出了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)技术，可使并网逆变器模拟同步发电机运行机理。
[0004]目前虚拟同步发电机在新能源并网方面的研究与应用还处于起步状态，学术界和工业界对虚拟同步机功能的认识及其在大电网具体应用中的理解尚存在一些不一致和不清晰之处，因此，需要一种基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法，从而克服了现有风机虚拟同步机控制不足的缺点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法，包括以下步骤：
[0007]分析多种变速风机的运行特性，判断所述变速风机是否能进行虚拟同步机改造；
[0008]选择能够进行虚拟同步机改造的变速风机进行策略分析，根据分析结果设置虚拟同步机控制，所述虚拟同步机控制包括：风电机组有功功率控制、风机虚拟惯量控制以及风电机组无功功率控制进行设置，从而完成对风机虚拟同步机改造。
[0009]优选地，多种变速风机包括：固定转速风力发电机组、双馈式风力发电机以及直驱式风力发电机。
[0010]优选地，能够进行虚拟同步机改造的变速风机包括：双馈式风力发电机和直驱式风力发电机。
[0011]优选地，所述风电机组有功功率控制包括：
[0012]要求风机提供完整一次调频功能，与常规同步机组相似，风电机组则需预留功率裕度，使得风机具有一定的功率备用，即需要风机减载运行。
[0013]优选地，采用桨距角控制实现风机减载调频。
[0014]优选地，所述风机虚拟惯量控制包括：
[0015]对虚拟同步机的惯量支撑功能机械能分析，根据分析结果进行设置：设置初始桨距角为风机预留备用功率，同时虚拟惯量附加控制也处于可启用状态，当风力发电系统发生低频事件时，减载调频和惯量调频共同起作用，即惯量调频输出的有功功率参考值增量叠加风机原有有功功率参考值得到新的风机有功功率控制指令。
[0016]优选地，所述风机虚拟惯量控制还包括：当风力发电系统发生扰动，在频率跌落的前几秒，风力发电系统的动态频率由发电机的惯量响应决定。
[0017]优选地，所述风电机组无功功率控制包括：
[0018]虚拟同步机控制不涉及无功功率控制策略的变化，因此，风电机组无功功率控制为常规控制。
[0019]优选地，根据所述虚拟同步机控制进行仿真分析，得到了风机减载调频与虚拟惯量调频相结合的调频方式对系统频率响应特性改善最明显的结论，进一步优化基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法。
[0020]与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]本专利技术所提供的常规风电机组改造成风机虚拟同步机的方法，通过分析多种变速风机的运行特性，判断所述变速风机是否能进行虚拟同步机改造；选择能够进行虚拟同步机改造的变速风机进行策略分析，根据分析结果设置虚拟同步机控制，所述虚拟同步机控制包括：风电机组有功功率控制、风机虚拟惯量控制以及风电机组无功功率控制进行设置，从而完成对风机虚拟同步机改造。
[0022]本专利技术所提供的常规风电机组改造成风机虚拟同步机的方法，完成了变速风机特性的分析、虚拟同步机控制以及并网仿真分析三个方面的工作，得到了风机减载调频与虚拟惯量调频相结合的调频方式对系统频率响应特性改善最明显的结论，为新能源友好型并网模式提供了新的解决思路。
[0023]常规风电机组改造成风机虚拟同步机，可响应系统低频和高频事件。当系统频率下降时，在虚拟惯量调频和一次调频功能的作用下，虚拟同步机增发功率，可抑制系统频率下降。当系统频率上升时，在其一次调频功能的作用下，虚拟同步机可降低有功出力，抑制系统频率上升。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本专利技术一种基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法的流程图；
[0026]图2是典型风能转换系数曲线图；
[0027]图3是风力发电系统仿真模型示意图；
[0028]图4是风机惯量控制模型示意图；
[0029]图5是无功\电压控制仿真算例系统的结构示意图；
[0030]图6是无功\电压控制仿真算例厂商测试电压曲线图；
[0031]图7是无功\电压控制仿真算例仿真电压曲线图；
[0032]图8是无功\电压控制仿真算例厂商测试功率曲线图；
[0033]图9是无功\电压控制仿真算例仿真功率曲线图；
[0034]图10是系统频率扰动曲线图；
[0035]图11是风电机组功率响应厂商测试曲线图；
[0036]图12是风电机组功率响应仿真曲线图；
[0037]图13是风机的电网频率响应曲线示例；
[0038]图14是风电机组电磁功率和机械功率响应曲线图；
[0039]图15是风电机组桨距角变化曲线图；
[0040]图16是风电机组功率响应曲线及风电机组风轮转速曲线图。
具体实施方式
[0041]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法，其特征在于，包括以下步骤：分析多种变速风机的运行特性，判断所述变速风机是否能进行虚拟同步机改造；选择能够进行虚拟同步机改造的变速风机进行策略分析，根据分析结果设置虚拟同步机控制，所述虚拟同步机控制包括：风电机组有功功率控制、风机虚拟惯量控制以及风电机组无功功率控制进行设置，从而完成对风机虚拟同步机改造。2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法，其特征在于，多种变速风机包括：固定转速风力发电机组、双馈式风力发电机以及直驱式风力发电机。3.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法，其特征在于，能够进行虚拟同步机改造的变速风机包括：双馈式风力发电机和直驱式风力发电机。4.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法，其特征在于，所述风电机组有功功率控制包括：要求风机提供完整一次调频功能，与常规同步机组相似，风电机组则需预留功率裕度，使得风机具有一定的功率备用，即需要风机减载运行。5.根据权利要求4所述的基于虚拟同步机思想的风机虚拟同步机改造方法，其特征在于，采用桨距角控制实现风机减载调频。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢广陵，周柯，孙志媛，窦骞，张翌晖，
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：