一种变减载系数的改进超速减载控制方法和系统技术方案

一种变减载系数的改进超速减载控制方法和系统，首先预测未来时刻的平均风速，并进行风功率波动估算，得到平滑风功率波动量；再根据平滑风功率波动量对减载系数进行修正，并计算出减载功率参考值，然后减载功率参考值与下垂控制得到的附加功率参考值进行叠加，得到风机有功控制的有功功率参考值；最后根据风机有功控制的有功功率参考值对风电机组一次调频控制。本发明专利技术利用减载系数修正环节，使超速减载控制能够根据风速变化及时调整，从而实现平滑部分风功率，降低对系统频率的影响，同时，本发明专利技术在不增设储能环节情况下，依靠风机自身对风功率进行平滑处理，提高供电质量，避免由于频率调整导致转速下跌时出现失速现象，具有更好的稳定性。好的稳定性。好的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种变减载系数的改进超速减载控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及风电发电领域，具体涉及到一种变减载系数的改进超速减载控制方法和系统。

技术介绍

[0002]随着双碳政策的提出，风能作为一种清洁能源在我国发展迅速，风电渗透率逐年不断的提高。由于考虑风能捕获效率的问题，目前风电场主要采用变速恒频风电机组，这种风电机组通过快速控制的电力电子变流装置并网，实现了发电系统与电网的解耦控制。变速恒频风电机组与常规火电机组相比，具有控制灵活、响应速度快等优点，但由于转子转速和电网频率解耦，转子转速不再响应电网频率，这同样也带来了一系列难以解决的问题，如电网惯性下降，电网频率不稳定，风功率波动导致电网频率的波动等。
[0003]随着风电累计装机容量的增加，为保证电力系统的安全可靠，许多国家纷纷出台了对风电辅助服务功能的导则、要求或规定，其基本出发点是希望风电能够像传统发电机组那样具备提供惯性响应和有功支撑等能力为电力系统的频率调整降低负担。
[0004]湍流风况是风电场中最常见的风况之一，具有随机性强，波动性大的特点。在这样的风况下要使风电机组参与电网调频是一件棘手的问题，风电机组输出的功率也会随着风速的波动而波动，这会对电网频率造成较大的影响。目前现有的一次调频控制策略，主要针对恒定风速情况提出，在湍流风况下存在效果差或者不适用的情况，并且在湍流风况下，可能出现过分调频而导致风机退出运行。
[0005]中国专利CN112615391A《一种基于减载系数的风电机组一次调频控制方法及装置》公开了一种基于减载系数的风电机组一次调频控制方法及装置，该方法通过获取电网的频率偏差，并基于频率偏差和一次调频死区确定是否启动采样保持器，当启动采样保持器，则获取PI控制器输出的第一PI输出值，并将获取的初始减载系数减去第一PI输出值得到的值作为实际减载系数；当不启动采样保持器，则获取PI控制器输出的第二PI输出值，并将获取的初始减载系数作为实际减载系数，最后基于实际减载系数对风电机组进行一次调频控制。然而，该专利技术建立在恒定风速的基础上，不适用于湍流风速，不符合工程实际。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种变减载系数的改进超速减载控制系统方法、系统及装置。
[0007]本专利技术采用如下的技术方案：
[0008]本专利技术一方面提供一种变减载系数的改进超速减载控制系统方法，包括以下步骤：
[0009]预测未来时刻的平均风速，并进行风功率波动估算，得到平滑风功率波动量；
[0010]根据平滑风功率波动量对减载系数进行修正，得到修正后的减载系数；
[0011]根据修正后的减载系数计算出减载功率参考值；
[0012]减载功率参考值与下垂控制得到的附加功率参考值进行叠加，得到风机有功控制的有功功率参考值；
[0013]根据风机有功控制的有功功率参考值对风电机组一次调频控制。
[0014]优先地，预测未来时刻的平均风速，并进行风功率波动估算，得到平滑风功率波动量，还包括以下步骤：
[0015]根据未来时刻的平均风速，计算出转子转速参考值；
[0016]将转子转速参考值与转子转速实际值作差，得到转子转速偏差值Δω；
[0017]根据转子转速偏差值计算出风功率波动估算得到平滑风功率波动量。
[0018]优先地，转子转速参考值具体表达式为：
[0019][0020]式中，ω
ref
是转子转速参考值，R是风电机组的风轮半径，λ
opt
为最佳叶尖速比，是未来时刻的平均风速。
[0021]优先地，转子转速偏差值的具体表达式为：
[0022]Δω＝ω
ref
‑
ω
act
[0023]式中，Δω是转子转速偏差值，ω
ref
是转子转速参考值，ω
act
是转子转速实际值。
[0024]优先地，平滑风功率波动量的具体表达式为：
[0025][0026]式中，ΔP
wind
是平滑风功率波动量，K
d
为减载系数的基准值，K
opt
为最优转矩增益系数，Δω是转子转速偏差值。
[0027]优先地，K
d
是0.8。
[0028]优先地，修正后的减载系数的具体表达式为：
[0029][0030]式中，K
d
′
是修正后的减载系数，K
d
是减载系数的基准值，ΔP
wind
是平滑风功率波动量，P
MPPT
为MPPT控制下有功参考值。
[0031]优先地，K
d
′
在0.6～1之间。
[0032]优先地，预测未来时刻的平均风速包括利用风速测量仪进行预测未来时刻的平均风速。
[0033]本专利技术另一方面提供了一种变减载系数的改进超速减载控制系统，包括以下模块：
[0034]风功率波动计算模块，用于预测未来时刻的平均风速，并进行风功率波动估算，得到平滑风功率波动量；
[0035]减载系数修正模块，用于根据平滑风功率波动量对减载系数进行修正，得到修正后的减载系数；
[0036]减载功率计算模块，用于根据修正后的减载系数计算出减载功率参考值；
[0037]有功功率计算模块，用于减载功率参考值与下垂控制得到的附加功率参考值进行叠加，得到风机有功控制的有功功率参考值；
[0038]调频控制模块，用于根据风机有功控制的有功功率参考值对风电机组一次调频控制。
[0039]优先地，风功率波动计算模块，还用于：
[0040]根据未来时刻的平均风速，计算出转子转速参考值；
[0041]将转子转速参考值与转子转速实际值作差，得到转子转速偏差值Δω；
[0042]根据转子转速偏差值计算出风功率波动估算得到平滑风功率波动量。
[0043]优先地，转子转速参考值具体表达式为：
[0044][0045]式中，ω
ref
是转子转速参考值，R是风电机组的风轮半径，λ
opt
为最佳叶尖速比，是未来时刻的平均风速。
[0046]优先地，转子转速偏差值的具体表达式为：
[0047]Δω＝ω
ref
‑
ω
act
[0048]式中，Δω是转子转速偏差值，ω
ref
是转子转速参考值，ω
act
是转子转速实际值。
[0049]优先地，平滑风功率波动量的具体表达式为：
[0050][0051]式中，ΔP
wind
是平滑风功率波动量，K
d
为减载系数的基准值，K
opt
为最优转矩增益系数，Δω是转子转速偏差值。
[0052]优先地，K
d
是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变减载系数的改进超速减载控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取平均风速预测值，进行风功率波动估算，得到平滑风功率波动量；步骤2，根据平滑风功率波动量对减载系数进行修正，得到修正后的减载系数；步骤3，根据修正后的减载系数引入超速减载控制，计算得到减载功率参考值；步骤4，将减载功率参考值与下垂控制得到的附加功率参考值进行叠加，得到风机有功控制的有功功率参考值，并导入变频器控制系统；步骤5，变频器控制系统利用有功参考值计算电磁力矩，从而实现对风机的转速控制，进而能够修正风机的输出功率，从而调整电网频率，实现风电机组一次调频控制。2.根据权利要求1所述的一种变减载系数的改进超速减载控制方法，其特征在于：步骤1包括：步骤1.1，获取平均风速预测值，计算得到转子转速参考值；步骤1.2，将转子转速参考值与转子转速实际值作差，得到转子转速偏差值Δω；步骤1.3，根据转子转速偏差值计算出风功率波动估算得到平滑风功率波动量。3.根据权利要求2所述的一种变减载系数的改进超速减载控制方法，其特征在于：转子转速参考值满足如下关系式：式中，ω
ref
是转子转速参考值，R是风电机组的风轮半径，λ
opt
为最佳叶尖速比，v是平均风速预测值。4.根据权利要求2所述的一种变减载系数的改进超速减载控制方法，其特征在于：转子转速偏差值满足如下关系式：Δω＝ω
ref
‑
ω
act
式中，Δω是转子转速偏差值，ω
ref
是转子转速参考值，ω
act
是转子转速实际值。5.根据权利要求4所述的一种变减载系数的改进超速减载控制方法，其特征在于：平滑风功率波动量满足如下关系式：式中，ΔP
wind
是平滑风功率波动量，K
d

【专利技术属性】
技术研发人员：钱仲豪，张刘冬，樊海锋，张琦兵，袁松，刘海东，陈笑梅，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司南通供电分公司，
类型：发明
国别省市：