【技术实现步骤摘要】
永磁风机风电场一次调频能力评估方法
[0001]本专利技术属于电力系统状态评估领域，具体涉及一种永磁风机风电场一次调频能力评估方法。
技术介绍
[0002]近几十年来，由于快速发展的世界经济和生产力水平，现代社会的能源需求日益增长，而且，化石燃料也造成了气候变暖及大气污染等环境问题，传统的以化石燃料为主的能源结构正面临前所未有的挑战。因此，在整个世界范围内，较为环保、资源丰富的可再生能源得到了广泛的应用。在目前的可再生能源发电技术中，风力发电的技术较为成熟、开发规模较大和商业化前景较好，越来越受到世界各国的重视，得到了广泛的应用和发展。在大规模发展风电方面，中国有良好的风能资源条件、有较为成熟的产业基础、有技术先进的电网支撑，尤其中国未来的经济发展前景和不断提升的能源需求，使大规模建设风电是可行和必要的。随着风电机组装机容量的不断扩大，风电在电力系统中的渗透率不断提高，风电对电力系统的影响，范围越来越大，程度越来越深。
[0003]在风电并网带来的各种问题当中，风力发电引起的电网频率波动问题引起人们的较多关注。目前，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种永磁风机风电场一次调频能力评估方法，其特征在于，包括风机可用于调频的转子动能的获取、利用模型预测控制法优化获取一次调频阶段风机最大功率以及风场最大下垂系数与最大惯性系数。2.根据权利要求1所述的一种永磁风机风电场一次调频能力评估方法，其特征在于，风机可用于调频的转子动能的获取包括建立风电场中风机叶片储存动能的能量状态评价指标SOE
i
；式中，SOE
i
表示风电场中第i台风机叶片储存动能的能量状态评价指标，ω
i
表示风电场中第i台风机叶片的转速标幺值，ω
i,min
表示风电场中第i台永磁风机保证正常发电的叶片转速标幺值的下限，ω
i,max
表示风电场中第i台永磁风机保证正常发电的叶片转速标幺值的上限。3.根据权利要求2所述的永磁风机风电场一次调频能力评估方法，其特征在于，根据所述风电场中风机叶片储存动能的能量状态评价指标SOE
i
，建立风电场中永磁风机发电水平评价指标x
i
：式中，P
e,i
表示风电场中第i台风机输出的电磁功率标幺值，P
m,i
表示风电场中第i台永磁风机捕获的机械功率标幺值。4.根据权利要求3所述的永磁风机风电场一次调频能力评估方法，其特征在于，风机可用于调频的能量为：其中，J
C
为风机转动惯量；整个风场可用于调频的能量为：5.根据权利要求1所述的永磁风机风电场一次调频能力评估方法，其特征在于，利用模型预测控制法优化获取一次调频阶段风机最大功率包括以下步骤：(1)对风机风速进行超短期预测；(2)假设风机的转速以线性下降的速度在一次调频结束时到达其转速最小值，得到各个控制点的风机转速值ω
p,i
；(3)利用如下风机功率公式，计算风机预测机械功率P
m,i
；其中ρ为空气密度，R为叶片半径，C
p,i
为风能捕获系数，β
i
为风机桨距角，λ
i
为风机叶尖速比，v
s,i
为风速。(4)利用MPC模型，优化求解出风机的最大调频出力P
e,i
；(5)利用求得的风机最大调频出力P
e,i
及如下公式不断迭代，求得风机在各个控制点的
预测转速及机械功率；ω
i
(t)＝(P
m,i
(t
‑
1)/J
C
‑
P
e,i
(t
‑
1)/J
C
)
·
T/ω
i
(t
‑
1)+ω
i
(t
‑
1)其中，T为参考时间，t为风机功率动态序列中的时间点；(6)重复步骤(4)、(5)，前后两次风机的最大调频功率之差小于阈值后，得到的风机功率最大值为所求得的解；而整个风场的最大调频功率为：6.根据权利要求5所述的永磁风机风电场一次调频能力评估方法，其特征在于，其计算步骤中的步骤(4)中，包括以下步骤：(4
‑
1)目标函数为风机的最大调频功率：(4
‑
2)设置约束条件，约束条件为：P
i,min
＜P
e,i
(j)＜P
i,max
ω
i,min
＜ω
i
(j)＜ω
i,max
ω
i
(j+1)＝(P
m,p,i
(j)/J
C
‑
P
e,i
/J
C
)
·
T/ω
p,i
(j)+ω
i
(j)其中，ω
p,i
为风机i的预测转速，P
m,p,i
为风机i的预测机械功率，ω
i,min
,ω
【专利技术属性】
技术研发人员：郝晓光，李剑锋，杨春来，包建东，金飞，王辉，郭力，李霞林，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网河北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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