一种风储协调的双馈风电机组调频控制方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术公开一种风储协调的双馈风电机组调频控制方法、系统及产品。该方法包括：当负荷状态为突变状态时，当转子转速小于最小转子转速，令双馈风电机组释放或吸收转子动能，向系统提供惯量响应功率，直至系统当前频率偏差等于0，确定惯量响应结束；当不小于最小转子转速，确定双馈风电机组不参与调频；当当前频率偏差小于0.033Hz，判断超级电容器的荷电状态是否小于最小荷电状态；若小于，启动超级电容器，向系统提供一次调频功率；若当前频率偏差不小于0.033Hz，或荷电状态不小于最小荷电状态，不启动超级电容器；当负荷状态为平稳状态时，令双馈风电机组运行于最大功率跟踪点，不启动超级电容器。本发明专利技术能提供长时间有功支撑，满足一次调频需求。满足一次调频需求。满足一次调频需求。

【技术实现步骤摘要】
一种风储协调的双馈风电机组调频控制方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及风机发电并网领域，特别是涉及一种风储协调的双馈风电机组调频控制方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]风电作为新能源发电的主力军，到2021年底中国装机容量已经达到了30万MW，连续12年保持新增装机容量世界第一。面对如此大规模的装机容量，风电并网后带来的电力系统安全、稳定问题就显得尤为重要。双馈风力发电机(Doubly
‑
Fed Induction Generator，DFIG)作为风力发电应用最为广泛机型之一，通过转子侧和网侧变流器与电网相连，其转子转速与系统频率解耦，通常运行于最大功率跟踪状态。双馈风力发电机的传统解耦控制虽实现了风能利用的最大化，但当电网发生功率波动时，其转子动能被“隐藏”，无法像常规同步发电机一样为电网提供有功支撑，导致系统稳定性降低，容易引发频率安全问题。
[0003]针对风机并网带来的调频问题，国内外学者进行了大量研究，提出了虚拟惯量控制、超速减载控制和变桨距角控制等调频策略，但是，采用虚拟惯量控制支撑的方式虽有效抑制了系统频率波动，但却无法提供长时间有功支撑，满足一次调频需求；而采用超速和变桨减载的控制方式实现了风机长时间的调频功能，却也存在缺陷，超速减载在正常状态无法实现最大功率跟踪，导致部分风力资源浪费；变桨减载由于需频繁调节桨距角，造成机械装置的磨损，降低使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种风储协调的双馈风电机组调频控制方法、系统及设备，以解决虚拟惯量控制策略无法提供一次频率调节支撑，超速减载控制策略转速调节范围受到限制、发电效益下降的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种风储协调的双馈风电机组调频控制方法，包括：双馈风电机组以及超级电容器；
[0007]获取双馈风电机组调频系统的负荷状态；所述负荷状态包括平稳状态以及突变状态；所述突变状态包括突增状态和突减状态；
[0008]当所述负荷状态为突变状态时，判断所述双馈风电机组的转子转速是否小于最小转子转速，以及判断所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差是否小于0.033Hz；
[0009]当所述双馈风电机组的转子转速小于所述最小转子转速时，令所述双馈风电机组释放或吸收转子动能，向所述双馈风电机组调频系统提供惯量响应功率；
[0010]实时计算所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差，直至所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差等于0，确定惯量响应结束，所述转子转速恢复至初始值；
[0011]当所述双馈风电机组的转子转速不小于所述最小转子转速时，确定所述双馈风电
机组不参与调频；
[0012]当所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差小于0.033Hz，判断所述超级电容器的荷电状态是否小于最小荷电状态；
[0013]若所述荷电状态小于所述最小荷电状态，启动所述超级电容器，向所述双馈风电机组调频系统提供一次调频功率，直至所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差等于0，确定一次调频结束，所述超级电容器停止当前操作；所述当前操作为充电操作或放电操作；
[0014]若所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差不小于0.033Hz，或所述荷电状态不小于所述最小荷电状态，不启动所述超级电容器；
[0015]当所述负荷状态为平稳状态时，令所述双馈风电机组运行于最大功率跟踪点，不启动所述超级电容器。
[0016]可选的，所述双馈风电机组调节所述转子转速过程中所释放的转子动能为：
[0017][0018]其中，ΔE
k
为所释放的转子动能；E1为调节前的转子动能；E2为调节后的转子动能；J为所述双馈风电机组等效转动惯量；ω1为调节前的转子转速；ω2为调节后的转子转速；n1为ω1下的风速；n2为ω2下的风速；N为齿轮箱变比。
[0019]可选的，通过所述双馈风电机组转子侧的输出功率和流入网侧变流器的输出功率选择所述储能装置。
[0020]可选的，利用所述双馈风电机组以及所述储能装置调频过程中，所述双馈风电机组转子侧的有功功率参考值为：
[0021][0022]其中，P
R_ref
为所述双馈风电机组转子侧的有功功率参考值；P
MPPT
为最大输出功率；K
H
为惯量响应系数；为计算的所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差；
[0023]所述储能装置变流器的有功功率参考值为：
[0024]P
C_ref
＝K
D
Δf；
[0025]其中，P
C_ref
为超级电容器变流器有功功率参考值，K
D
为一次调频响应系数；Δf为所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差。
[0026]一种风储协调的双馈风电机组调频控制系统，包括：双馈风电机组以及超级电容器；
[0027]负荷状态获取模块，用于获取双馈风电机组调频系统的负荷状态；所述负荷状态包括平稳状态以及突变状态；所述突变状态包括突增状态和突减状态；
[0028]第一判断模块，用于当所述负荷状态为突变状态时，判断所述双馈风电机组的转子转速是否小于最小转子转速，以及判断所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差是否小于0.033Hz；
[0029]双馈风电机组调频模块，用于当所述双馈风电机组的转子转速小于所述最小转子转速时，令所述双馈风电机组释放或吸收转子动能，向所述双馈风电机组调频系统提供惯量响应功率；
[0030]双馈风电机组调频结束模块，用于实时计算所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差，直至所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差等于0，确定惯量响应结束，所述转子转速恢复至初始值；
[0031]双馈风电机组不参与调频确定模块，用于当所述双馈风电机组的转子转速不小于所述最小转子转速时，确定所述双馈风电机组不参与调频；
[0032]第二判断模块，用于当所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差小于0.033Hz，判断所述超级电容器的荷电状态是否小于最小荷电状态；
[0033]一次调频模块，用于若所述荷电状态小于所述最小荷电状态，启动所述超级电容器，向所述双馈风电机组调频系统提供一次调频功率，直至所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差等于0，确定一次调频结束，所述超级电容器停止当前操作；所述当前操作为充电操作或放电操作；
[0034]不启动超级电容器确定模块，用于若所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差不小于0.033Hz，或所述荷电状态不小于所述最小荷电状态，不启动所述超级电容器；
[0035]最大功率跟踪点运行模块，用于当所述负荷状态为平稳状态时，令所述双馈风电机组运行于最大功率跟踪点，不启动所述超级电容器。
[0036]可选的，所述双馈风电机组调节所述转子转速过程中所释放的转子动能为：
[0037][003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风储协调的双馈风电机组调频控制方法，其特征在于，包括：双馈风电机组以及超级电容器；获取双馈风电机组调频系统的负荷状态；所述负荷状态包括平稳状态以及突变状态；所述突变状态包括突增状态和突减状态；当所述负荷状态为突变状态时，判断所述双馈风电机组的转子转速是否小于最小转子转速，以及判断所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差是否小于0.033Hz；当所述双馈风电机组的转子转速小于所述最小转子转速时，令所述双馈风电机组释放或吸收转子动能，向所述双馈风电机组调频系统提供惯量响应功率；实时计算所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差，直至所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差等于0，确定惯量响应结束，所述转子转速恢复至初始值；当所述双馈风电机组的转子转速不小于所述最小转子转速时，确定所述双馈风电机组不参与调频；当所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差小于0.033Hz，判断所述超级电容器的荷电状态是否小于最小荷电状态；若所述荷电状态小于所述最小荷电状态，启动所述超级电容器，向所述双馈风电机组调频系统提供一次调频功率，直至所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差等于0，确定一次调频结束，所述超级电容器停止当前操作；所述当前操作为充电操作或放电操作；若所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差不小于0.033Hz，或所述荷电状态不小于所述最小荷电状态，不启动所述超级电容器；当所述负荷状态为平稳状态时，令所述双馈风电机组运行于最大功率跟踪点，不启动所述超级电容器。2.根据权利要求1所述的风储协调的双馈风电机组调频控制方法，其特征在于，所述双馈风电机组调节所述转子转速过程中所释放的转子动能为：其中，ΔE
k
为所释放的转子动能；E1为调节前的转子动能；E2为调节后的转子动能；J为所述双馈风电机组等效转动惯量；ω1为调节前的转子转速；ω2为调节后的转子转速；n1为ω1下的风速；n2为ω2下的风速；N为齿轮箱变比。3.根据权利要求1所述的风储协调的双馈风电机组调频控制方法，其特征在于，通过所述双馈风电机组转子侧的输出功率和流入网侧变流器的输出功率选择所述储能装置。4.根据权利要求1所述的风储协调的双馈风电机组调频控制方法，其特征在于，利用所述双馈风电机组以及所述储能装置调频过程中，所述双馈风电机组转子侧的有功功率参考值为：其中，P
R_ref
为所述双馈风电机组转子侧的有功功率参考值；P
MPPT
为最大输出功率；K
H
为惯量响应系数；为计算的所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差；所述储能装置变流器的有功功率参考值为：
P
C_ref
＝K
D
Δf；其中，P
C_ref
为超级电容器变流器有功功率参考值，K
D
为一次调频响应系数；Δf为所述双馈风电机组调频系统的当前频率偏差。5.一种风储协调的双馈风电机组调频控制系统，其特征在于，包括：双馈风电机组以及超级电容器；负荷状态获取模块，用于获取双馈风电机组调频系统的负荷状态；所述负荷状态包括平稳状态以及突变状态；所述突变状态包括突增状态和突减状态；第一判断模块，用于当所述负荷状态为突变状态时，判断所述双馈风电机组的转子转速是否小于最小转子转速，以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，韩彩云，李凯，
申请(专利权)人：华清安泰能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：