一种风电场减载调频控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种风电场减载调频控制方法及装置。该方法包括：获得风机调频对应的运行特性参数；根据预设的聚合等值规则将所述运行特性参数进行聚合，确定相应的等效参数；基于所述等效参数确定风电场调频等效聚合模型；在风机减载运行情况下发生频率扰动时，基于所述风电场调频等效聚合模型和预设的PI控制策略对风机的桨距角进行调节，使得所述桨距角跟踪风机的转速下降幅度进行变化，以实现通过调节所述桨距角来对应补充频率扰动调频控制增加的额外输出功率；所述桨距角变化释放的预留功率等于频率扰动调频控制增加的额外输出功率。本发明专利技术提供的方法，基于定风电场调频等效聚合模型适用于多种应用场景，提高了调频控制的性能和稳定性。能和稳定性。能和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场减载调频控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及电网频率安全分析
，具体涉及一种风电场减载调频控制方法及装置。另外，还涉及一种电子设备及处理器可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着风电、光伏等可再生能源应用的不断增加，风电需要参与系统频率调节已经成为业界共识。目前，风电场通常包含几十甚至上百台风机组成，如果分别针对每台风机建立详细等效模型可以较准确地分析风电场并网运行特性，但是由于在风机数量较多，其实现过程较复杂。当前风电场中采用减载变桨进行调频的思路得到广泛的应用，考虑到风机的不同运行条件和频率调节能力，实现风电场的聚合等值建模，对于掌握场站级的调频能力，获得风电场整体的频率调节性能以提升风电场减载调频控制稳定性具有重要意义。因此，如何利用改变桨距角减载的方式进行一次调频以解决新形态下电网频率稳定性问题成为亟待解决的难题。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术提供一种风电场减载调频控制方法及装置，以解决现有技术中存在的等效建模方案局限性较高，从而导致风电场调频控制稳定性和性能较差的缺陷。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种风电场减载调频控制方法，包括：
[0005]获得风机调频对应的运行特性参数；所述运行特性参数包含风机物理特性参数、风机状态特性参数以及风机控制策略参数；
[0006]根据预设的聚合等值规则将所述运行特性参数进行聚合，确定相应的等效参数；并基于所述等效参数确定风电场调频等效聚合模型；
[0007]在风机减载运行情况下发生频率扰动时，基于所述风电场调频等效聚合模型和预设的PI控制策略对风机的桨距角进行调节，使得所述桨距角跟踪风机的转速下降幅度进行变化，以实现通过调节所述桨距角来对应补充频率扰动调频控制增加的额外输出功率；所述桨距角变化释放的预留功率等于频率扰动调频控制增加的额外输出功率。
[0008]进一步的，所述根据预设的聚合等值规则将所述运行特性参数进行聚合，确定相应的等效参数，具体包括：
[0009]根据物理参数聚合等值规则将所述风机物理特性参数进行聚合，确定所述风机物理特性参数的等效参数；以及，
[0010]根据状态参数聚合等值规则将所述风机状态特性参数进行聚合，确定所述风机状态特性参数的等效参数；以及，
[0011]根据控制参数聚合等值规则将所述风机控制策略参数进行聚合，确定所述风机控制策略参数的等效参数。
[0012]进一步的，所述风机物理特性参数包括风机输出功率、风机转速以及风机初始桨距角；相应的，所述风机物理特性参数的等效参数包括等值机的等效输出功率、等值机的等
效转速及等值机的等效初始桨距角；
[0013]所述风机状态特性参数包括风机齿轮箱转速比、风机扫风面积以及风机转动惯量；相应的，所述风机状态特性参数的等效参数包括等值机的等效齿轮箱转速比、等值机的等效扫风面积以及等值机的等效转动惯量；
[0014]所述风机控制策略参数包括风机中PI控制器的比例参数和积分参数、风机的调频功率信号中的下垂驱动参数；相应的，所述风机状态特性参数的等效参数包括等值机中PI控制器的等效比例参数和等效积分参数、等值机的调频功率信号中的等效下垂驱动参数。
[0015]进一步的，在风机减载运行情况下发生频率扰动时，基于所述风电场调频等效聚合模型和预设的PI控制策略对风机的桨距角进行调节，使得所述桨距角跟踪风机的转速下降幅度进行变化，以实现通过调节所述桨距角来对应补充频率扰动调频控制增加的额外输出功率，具体包括：
[0016]在风机减载运行情况下发生频率扰动时，风机在原始输出功率控制基础上增加频率下垂驱动控制的额外输出功率，得到总的输出功率；所述总的输出功率大于所述原始输出功率；
[0017]基于风机运行参数和预设风功率捕获模型，确定相应的机械功率；
[0018]基于所述总的输出功率、所述机械功率以及风机转子运动模型，确定下降后的风机转速；其中，所述风机转速服从所述风机转子运动模型，当所述总的输出功率增加时使得所述风机转速相应下降；所述总的输出功率大于所述机械功率；
[0019]基于所述下降后的风机转速和原始风机转速的差值确定所述桨距角对应的变化值，基于所述风电场调频等效聚合模型和预设的PI控制策略并按照所述桨距角对应的变化值对风机的桨距角进行调节，使得所述机械功率随着所述桨距角的下降进行增加，以实现通过调节所述桨距角来对应补充频率扰动调频控制增加的额外输出功率，完成风电场一次调频控制。
[0020]进一步的，所述风电场调频等效聚合模型中包含所述风机物理特性参数的等效参数、所述风机状态特性参数的等效参数以及所述风机状态特性参数的等效参数。
[0021]第二方面，本专利技术还提供一种风电场减载调频控制装置，包括：
[0022]运行特性参数获得单元，用于获得风机调频对应的运行特性参数；所述运行特性参数包含风机物理特性参数、风机状态特性参数以及风机控制策略参数；
[0023]运行特性参数聚合单元，用于根据预设的聚合等值规则将所述运行特性参数进行聚合，确定相应的等效参数；并基于所述等效参数确定风电场调频等效聚合模型；
[0024]调频控制单元，用于在风机减载运行情况下发生频率扰动时，基于所述风电场调频等效聚合模型和预设的PI控制策略对风机的桨距角进行调节，使得所述桨距角跟踪风机的转速下降幅度进行变化，以实现通过调节所述桨距角来对应补充频率扰动调频控制增加的额外输出功率；所述桨距角变化释放的预留功率等于频率扰动调频控制增加的额外输出功率。
[0025]进一步的，所述运行特性参数聚合单元，具体用于：
[0026]根据物理参数聚合等值规则将所述风机物理特性参数进行聚合，确定所述风机物理特性参数的等效参数；以及，
[0027]根据状态参数聚合等值规则将所述风机状态特性参数进行聚合，确定所述风机状
态特性参数的等效参数；以及，
[0028]根据控制参数聚合等值规则将所述风机控制策略参数进行聚合，确定所述风机控制策略参数的等效参数。
[0029]进一步的，所述风机物理特性参数包括风机输出功率、风机转速以及风机初始桨距角；相应的，所述风机物理特性参数的等效参数包括等值机的等效输出功率、等值机的等效转速及等值机的等效初始桨距角；
[0030]所述风机状态特性参数包括风机齿轮箱转速比、风机扫风面积以及风机转动惯量；相应的，所述风机状态特性参数的等效参数包括等值机的等效齿轮箱转速比、等值机的等效扫风面积以及等值机的等效转动惯量；
[0031]所述风机控制策略参数包括风机中PI控制器的比例参数和积分参数、风机的调频功率信号中的下垂驱动参数；相应的，所述风机状态特性参数的等效参数包括等值机中PI控制器的等效比例参数和等效积分参数、等值机的调频功率信号中的等效下垂驱动参数。
[0032]进一步的，所述调频控制单元，具体用于：
[0033]在风机减载运行情况下发生频率扰动时，风机在原始输出功率控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场减载调频控制方法，其特征在于，包括：获得风机调频对应的运行特性参数；所述运行特性参数包含风机物理特性参数、风机状态特性参数以及风机控制策略参数；根据预设的聚合等值规则将所述运行特性参数进行聚合，确定相应的等效参数；并基于所述等效参数确定风电场调频等效聚合模型；在风机减载运行情况下发生频率扰动时，基于所述风电场调频等效聚合模型和预设的PI控制策略对风机的桨距角进行调节，使得所述桨距角跟踪风机的转速下降幅度进行变化，以实现通过调节所述桨距角来对应补充频率扰动调频控制增加的额外输出功率；所述桨距角变化释放的预留功率等于频率扰动调频控制增加的额外输出功率。2.根据权利要求1所述的风电场减载调频控制方法，其特征在于，所述根据预设的聚合等值规则将所述运行特性参数进行聚合，确定相应的等效参数，具体包括：根据物理参数聚合等值规则将所述风机物理特性参数进行聚合，确定所述风机物理特性参数的等效参数；以及，根据状态参数聚合等值规则将所述风机状态特性参数进行聚合，确定所述风机状态特性参数的等效参数；以及，根据控制参数聚合等值规则将所述风机控制策略参数进行聚合，确定所述风机控制策略参数的等效参数。3.根据权利要求2所述的风电场减载调频控制方法，其特征在于，所述风机物理特性参数包括风机输出功率、风机转速以及风机初始桨距角；相应的，所述风机物理特性参数的等效参数包括等值机的等效输出功率、等值机的等效转速及等值机的等效初始桨距角；所述风机状态特性参数包括风机齿轮箱转速比、风机扫风面积以及风机转动惯量；相应的，所述风机状态特性参数的等效参数包括等值机的等效齿轮箱转速比、等值机的等效扫风面积以及等值机的等效转动惯量；所述风机控制策略参数包括风机中PI控制器的比例参数和积分参数、风机的调频功率信号中的下垂驱动参数；相应的，所述风机状态特性参数的等效参数包括等值机中PI控制器的等效比例参数和等效积分参数、等值机的调频功率信号中的等效下垂驱动参数。4.根据权利要求1所述的风电场减载调频控制方法，其特征在于，在风机减载运行情况下发生频率扰动时，基于所述风电场调频等效聚合模型和预设的PI控制策略对风机的桨距角进行调节，使得所述桨距角跟踪风机的转速下降幅度进行变化，以实现通过调节所述桨距角来对应补充频率扰动调频控制增加的额外输出功率，具体包括：在风机减载运行情况下发生频率扰动时，风机在原始输出功率控制基础上增加频率下垂驱动控制的额外输出功率，得到总的输出功率；所述总的输出功率大于所述原始输出功率；基于风机运行参数和预设风功率捕获模型，确定相应的机械功率；基于所述总的输出功率、所述机械功率以及风机转子运动模型，确定下降后的风机转速；其中，所述风机转速服从所述风机转子运动模型，当所述总的输出功率增加时使得所述风机转速相应下降；所述总的输出功率大于所述机械功率；基于所述下降后的风机转速和原始风机转速的差值确定所述桨距角对应的变化值，基于所述风电场调频等效聚合模型和预设的PI控制策略并按照所述桨距角对应的变化值对
风机的桨距角进行调节，使得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王方政，陈磊，孙勇，奥博宇，刘瑞阔，闵勇，吴云翼，徐飞，武文，贾天下，周旭艳，张亚平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：