一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法技术

一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法

【技术实现步骤摘要】
一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法、系统及设备


[0001]本专利技术属于变速抽水蓄能控制领域，具体涉及一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法
、
系统及设备
。

技术介绍

[0002]在构建新型电力系统的过程中，伴随着新能源快速发展，高效
、
成熟
、
安全的储能技术成为了关键环节
。
相比于电化学
、
压缩空气和飞轮等储能技术，抽水蓄能具有技术成熟
、
运行安全以及低碳绿色等优势，并且具有调节时间较长
、
能实现系统惯量支撑的先天特点，是最为可靠
、
成熟的灵活性调节资源
。
[0003]当前我国的抽水蓄能电站，几乎都采用固定转速的可逆机组，由于机组转速不可调节，固定转速
、
机组的调节功能和运行范围都受到了限制
。
在此背景下，可兼顾水轮机工况和水泵工况的最优效率，且在水泵工况下能够灵活调节吸收的有功功率的变速抽水蓄能电站开始在国内外收到广泛关注
。
而现有研究对变速抽水蓄能用于动态无功支撑
、
虚拟惯量补偿和一次调频的控制策略
、
协调控制方法并不清晰，无法充分发挥变速抽水蓄能的有功
、
无功调节和快速功率跟踪特性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种能够充分发挥变速抽水蓄能的有功
、/>无功调节和快速功率跟踪特性的一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法
、
系统及设备
。
[0005]为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提出一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法，包括：
[0007]步骤
A、
基于风电场并网点电压判断是否需要变速抽水蓄能进行无功支撑，若需要，则执行变速抽水蓄能无功支撑控制；若不需要，则进入步骤
B
；
[0008]步骤
B、
基于风电场并网点频率偏差判断是否需要进行虚拟惯量补偿，若需要，则执行虚拟惯量补偿控制，并进入步骤
C
；
[0009]步骤
C、
在需要一次调频时进行一次调频控制
。
[0010]所述步骤
A
中，基于风电场并网点电压判断是否需要变速抽水蓄能进行无功支撑包括：
[0011]若风电场并网点电压
U
pcc
处于区间
[0.95pu
，
1.05pu]，则判定不需要变速抽水蓄能进行无功支撑，否则判定需要变速抽水蓄能进行无功支撑
。
[0012]所述步骤
A
中，变速抽水蓄能无功支撑控制包括：
[0013]若
U
pcc
处于区间
[0.9pu
，
0.95pu)
或区间
(1.05pu
，
1.1pu]，则变速抽水蓄能利用其部分可调节容量进行无功支撑，剩余可调节容量进行虚拟惯量补偿以及一次调频；
[0014]若
U
pcc
处于区间
[0.2pu
，
0.9pu)
，则变速抽水蓄能利用全部可调节容量进行无功支撑，且风电场启动低电压穿越控制；
[0015]若
U
pcc
处于区间
(1.1pu
，
1.3pu]，则变速抽水蓄能利用全部可调节容量进行无功支撑，且风电场启动高电压穿越控制；
[0016]若
U
pcc
＜
0.2pu
或
U
pcc
＞
1.3pu
，则风电机组进行切机操作
。
[0017]所述进行无功支撑的部分可调节容量
Q
d
根据以下公式计算得到：
[0018][0019]e1(t)
＝
(|U
pcc
‑
order
(t)
‑
U
pcc
(t)|
‑
0.05)
[0020]上式中，
K
p2
、K
i
、K
d2
为动态无功支撑
PID
控制参数，
e1(t)
为
t
时刻
PID
控制输入量，
T
d
为
PID
控制中微分环节时间常数，
U
pcc
(t)、U
pcc
‑
order
(t)
为
t
时刻风电场并网点的电压值
、
电压指令值；
[0021]所述进行虚拟惯量补偿的剩余可调节容量
P
x
根据以下公式计算得到：
[0022][0023]e2(t)
＝
f(t)
‑
0.03
[0024]上式中，
e2(t)
为
t
时刻虚拟惯量补偿控制输入量，
f(t)
为
t
时刻风电场并网点频率；
[0025]所述进行一次调频的剩余可调节容量
P
y
根据以下公式计算得到：
[0026]P
y
＝
K
p1
e3(t)
[0027]e3(t)
＝
|f
ref
(t)
‑
f(t)|
‑
0.05
[0028]上式中，
K
p1
为一次调频下垂控制参数，
e3(t)
为
t
时刻一次调频下垂控制输入量，
f
ref
(t)
为
t
时刻风电场并网点频率参考值
。
[0029]所述步骤
B
中，基于电网频率偏差判断是否需要进行虚拟惯量补偿包括：
[0030]若风电场并网点频率偏差
Δ
f
满足：
|
Δ
f|
＞
0.03HZ
，则判定需要进行虚拟惯量补偿，否则判定不需要进行虚拟惯量补偿
。
[0031]所述步骤
C
包括：
[0032]若
|
Δ
f|
＞
0.05HZ
，则启动一次调频控制并计时
T
，当
T
＞3秒时停止虚拟惯量补偿控制；当
T...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：步骤
A、
基于风电场并网点电压判断是否需要变速抽水蓄能进行无功支撑，若需要，则执行变速抽水蓄能无功支撑控制；若不需要，则进入步骤
B
；步骤
B、
基于风电场并网点频率偏差判断是否需要进行虚拟惯量补偿，若需要，则执行虚拟惯量补偿控制，并进入步骤
C
；步骤
C、
在需要一次调频时进行一次调频控制
。2.
根据权利要求1所述的一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法，其特征在于，所述步骤
A
中，基于风电场并网点电压判断是否需要变速抽水蓄能进行无功支撑包括：若风电场并网点电压
U
pcc
处于区间
[0.95pu
，
1.05pu]
，则判定不需要变速抽水蓄能进行无功支撑，否则判定需要变速抽水蓄能进行无功支撑
。3.
根据权利要求2所述的一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法，其特征在于，所述步骤
A
中，变速抽水蓄能无功支撑控制包括：若
U
pcc
处于区间
[0.9pu
，
0.95pu)
或区间
(1.05pu
，
1.1pu]
，则变速抽水蓄能利用其部分可调节容量进行无功支撑，剩余可调节容量进行虚拟惯量补偿以及一次调频；若
U
pcc
处于区间
[0.2pu
，
0.9pu)
，则变速抽水蓄能利用其全部可调节容量进行无功支撑，且风电场启动低电压穿越控制；若
U
pcc
处于区间
(1.1pu
，
1.3pu]
，则变速抽水蓄能利用其全部可调节容量进行无功支撑，且风电场启动高电压穿越控制；若
U
pcc
＜
0.2pu
或
U
pcc
＞
1.3pu
，则风电机组进行切机操作
。4.
根据权利要求3所述的一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法，其特征在于，所述进行无功支撑的部分可调节容量
Q
d
根据以下公式计算得到：
e1(t)
＝
(|U
pcc
‑
order
(t)
‑
U
pcc
(t)|
‑
0.05)
上式中，
K
p2
、K
i
、K
d2
为动态无功支撑
PID
控制参数，
e1(t)
为
t
时刻
PID
控制输入量，
T
d
为
PID
控制中微分环节时间常数，
U
pcc
(t)、U
pcc
‑
order
(t)
为
t
时刻风电场并网点的电压值
、
电压指令值；所述进行虚拟惯量补偿的剩余可调节容量
P
x
根据以下公式计算得到：
e2(t)
＝
f(t)
‑
0.03
上式中，
e2(t)
为
t
时刻虚拟惯量补偿控制输入量，
f(t)
为
t
时刻风电场并网点频率；所述进行一次调频的剩余可调节容量
P
y
根据以下公式计算得到：
P
y
＝
K
p1
e3(t)e3(t)
＝
|f
ref
(t)
‑
f(t)|
‑
0.05
上式中，
K
p1
为一次调频下垂控制参数，
e3(t)
为
t
时刻一次调频下垂控制输入量，
f
ref
(t)
为
t
时刻风电场并网点频率参考值
。
5.
根据权利要求1所述的一种变速抽水蓄能的功率协调控制方法，其特征在于，所述步骤
B
中，基于电网频率偏差判断是否需要进行虚拟惯量补偿包括：若风电场并网点频率偏差
Δ
f
满足：
|<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚伟，井浩然，赵红生，王博，莫石，徐秋实，王佳，王俊琪，文劲宇，胡志平，祁威威，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司经济技术研究院国网新源控股有限公司，
类型：发明
国别省市：