【技术实现步骤摘要】
本申请涉及风电并网运行控制，具体涉及一种计及工作点偏移的减载风电系统频率响应模型降阶方法。
技术介绍
1、风电具有发电技术成熟、清洁高效等优点，其装机容量正逐年升高，中国的风电装机容量预计在2030年底达到800gw。然而，大规模风电接入后会恶化系统的频率特性：一方面，风电机组的转子因变流器的隔离与系统频率解耦，使其无法像同步机组一样自主响应系统的频率变化；另一方面，风电机组一般工作在最大功率跟踪状态而不具有备用功率，且其出力具有随机性和波动性。综上，风电机组无法实现类似同步机组的惯量支撑与一次调频功能，因此大规模风电并网后系统的等效惯量急剧降低，大功率扰动下系统的频率稳定问题显著。为此，世界各国的并网导则对风电调频提出了新要求。
2、为使得风电机组主动参与系统频率调节，国内外学者对风电调频控制策略展开了一系列研究。其中，根据风机调频能量的来源可分为转子动能控制和功率备用控制。
3、1)转子动能控制。该方法的主要思想为通过附加控制环节使得风机转速与系统频率耦合，从而在频率故障后实现转子动能与电磁功率的相互转换，使得风机参与系统的频率支撑。根据控制结构的不同转子动能控制可分为虚拟惯量控制、下垂控制、综合惯量控制以及虚拟同步控制等。由于风机的转子动能有限，故上述控制策略无法实现长时间的功率支撑，且在转速恢复过程中可能会出现频率二次跌落现象。
4、2)功率备用控制。为使得风电机组具有持续的调频功率，实现类似同步机组的一次调频功能，许多文献提出对风电机组进行减载控制以预留调频备用功率。风电机组的减载控
技术实现思路
1、本申请实施例的目的是提供一种计及工作点偏移的减载风电系统频率响应模型降阶方法，以解决相关技术中存在的所建频率响应模型无法准确刻画风电机组调频能力的技术问题。
2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种计及工作点偏移的减载风电系统频率响应模型降阶方法，包括：
3、基于风电机组的转子运动方程，利用小信号分析法推导减载风电系统的功频传递函数；
4、基于所述功频传递函数，建立计及减载风电机组和火电机组联合调频的系统频率响应模型；
5、基于最小二乘法，对所述系统频率响应模型进行降阶；
6、基于降阶后的系统频率响应模型，利用拉普拉斯反变换推导功率阶跃扰动下系统频率最低点的解析式。
7、可选的，基于风电机组的转子运动方程，利用小信号分析法推导减载风电系统的功频传递函数，包括：
8、(1)为了分析风机转速与系统频率之间的交互影响，在初始工作点处对风机转子运动方程进行小信号分析可得：
9、δpwm-δpwe＝2hwωr0sδωr
10、其中，δpwm和δpwe分别为风机机械功率和电磁功率的增量；hw为风机的惯性时间常数；ωr0为风机的初始转速；s为微分算子；δωr为风机转速增量；
11、(2)利用初始转速与最优转速两点割线的斜率作为等效斜率来近似线性化风机的机械功率；
12、δpwm＝k1δωr
13、其中，k1为风机机械功率的等效斜率；
14、(3)根据以下等式获得调频期间减载风电机组的有功输出变化δpwe为：
15、δpwe＝δpde-(kds+kp)δf
16、＝k2δωr-(kds+kp)δf
17、其中，δpde为风机减载功率增量；kd和kp分别为风机的虚拟惯量控制系数和下垂控制系数；δf为系统频率偏差；k2为风机减载功率指令与风机转速之间的线性化系数；
18、(4)综上可得所述减载风电系统的功频传递函数为：
19、
20、可选的，基于所述功频传递函数，建立计及减载风电机组和火电机组联合调频的系统频率响应模型，包括：
21、在传统sfr模型的基础上添加风电的功率控制模块，建立了考虑火电和风电参与系统频率支撑的系统频率响应模型；常规火电机组的功率控制环节表示为：
22、
23、其中，δpg为火电机组的调频输出功率增量；r为火电机组的一次调频系数；tr为火电机组的再热时间常数；fh为火电机组汽轮机高压缸做功比例；
24、基于所述功频传递函数，可得所述系统频率响应模型对应的传递函数为：
25、
26、其中，ρ为风电渗透率，其值为风电的装机容量与风电和火电的装机容量总和的比值；s为微分算子；h为火电机组的惯性时间常数；d为火电机组的阻尼系数；kd和kp分别为风机的虚拟惯量控制系数和下垂控制系数；k1为风机机械功率的等效斜率；k2为风机减载功率指令与风机转速之间的线性化系数；hw为风机的惯性时间常数；ωr0为风机的初始转速。
27、可选的，对所述系统频率响应模型对应的传递函数进行整理得到：
28、
29、其中
30、
31、
32、当系统中发生的功率阶跃扰动为δpl时，系统频率的频域表达式δf(s)为：
33、
34、可选的，基于最小二乘法，对所述系统频率响应模型进行降阶，包括：
35、取降阶后的系统的传递函数为：
36、
37、其中，a0，a1，b0，b1分别为降阶模型的未知参数；
38、为了使得r(s)与g(s)之间的误差最小，根据最小二乘法的原理可知降阶后系统传递函数的参数可由下式计算得到：
39、[b0 b1 a0 a1]t＝(xtx)-1xty
40、其中
41、
42、y＝[d2 d1 d000]t
43、由此可得降阶后功率阶跃扰动下系统频率响应频域表达式为：
44、
45、可选的，基于降阶后的系统频率响应模型，利用拉普拉斯反变换推导功率阶跃扰动下系统频率最低点的解析式，包括：
46、对降阶后的频率响应模型利用拉普拉斯反变换得到系统频率的时域表达式δf(t)为：<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计及工作点偏移的减载风电系统频率响应模型降阶方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于风电机组的转子运动方程，利用小信号分析法推导减载风电系统的功频传递函数，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述功频传递函数，建立计及减载风电机组和火电机组联合调频的系统频率响应模型，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述系统频率响应模型对应的传递函数进行整理得到：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于最小二乘法，对所述系统频率响应模型进行降阶，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于降阶后的系统频率响应模型，利用拉普拉斯反变换推导功率阶跃扰动下系统频率最低点的解析式，包括：
7.一种计及工作点偏移的减载风电系统频率响应模型降阶装置，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述方
...【技术特征摘要】
1.一种计及工作点偏移的减载风电系统频率响应模型降阶方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于风电机组的转子运动方程，利用小信号分析法推导减载风电系统的功频传递函数，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述功频传递函数，建立计及减载风电机组和火电机组联合调频的系统频率响应模型，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述系统频率响应模型对应的传递函数进行整理得到：
5.根据权利要求4所述的方...
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