【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风电机组，具体涉及一种双馈风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法。
技术介绍
1、风能是一种重要的可再生能源，其在电力生产中的份额逐渐增加。为了实现更高的可再生能源渗透率，风电场的规模和容量也在不断扩大，这使得风电机组在电力系统中的作用变得更为重要，因此需要深入研究其性能和影响。电力系统频率稳定性对于电网的安全运行至关重要，风电机组的输出功率受到风速的波动影响，这可能导致电力系统频率发生波动，因此，了解风电机组的频率响应特性以及与电力系统频率稳定性之间的关系变得至关重要。双馈风电机组的塔架受到多种力的作用，包括风荷载、机械载荷和电磁力，这些力会导致塔架产生弯矩，从而在塔架上产生疲劳应力，了解这些疲劳载荷对塔架结构的影响对于确保风电机组的可靠性和安全性至关重要。塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度是指塔架弯矩对于电力系统频率扰动的响应程度，了解风电机组的塔架疲劳载荷如何受系统频率影响可以帮助电力系统运营商更好地管理频率稳定性，并帮助风电机组提升使用寿命。
2、因此，研究双馈风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法旨在深入了解风电机组与电力系统之间的相互作用，以实现可再生能源的可持续集成，并确保电力系统的安全和稳定运行，这个领域的研究有助于制定更有效的风电机组控制策略和维护计划，以满足能源可持续性和电力系统稳定性的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种双馈风电机组塔架疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法，用以计算双馈风电机组在参与
2、为了实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、本专利技术针对的调频方法是通过响应系统频率偏差的标幺值直接调度风电机组有功功率的调频方法，因此双馈风电机组参考功率可以用下式表示：
4、δpw_ref＝gc(s)δf (1)
5、式中：δf为电力系统频率偏差的标幺值，gc(s)为双馈风电机组实际应用的调频方法的传递函数，δpw_ref为参与调频的双馈风电机组需要调整的有功功率参考值。
6、本专利技术双馈风电机组塔架疲劳载荷对系统频率灵敏度表示为塔架前后方向弯矩波动对频率偏差的标幺值的偏导数并记为其中δmt(t+1)表示塔架前后方向弯矩在下一时刻的波动，即δmt(t+1)＝δmt(t+ts)-δmt(t)，其中t表示时刻，ts表示采样周期。
7、进一步的，双馈风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法分为三个步骤，具体如下：
8、s1.建立基于风轮转速和桨距角的风电机组状态空间方程。
9、s2.建立塔架前后方向弯矩的波动δmt(t+1)和参与调频的双馈风电机组需要调整的有功功率参考值δpw_ref的关系。
10、s3.求解
11、进一步的，步骤s1中，基于风轮转速和桨距角的风电机组状态空间方程模型为：
12、
13、其中：
14、x＝[δωr,δθ]t
15、
16、
17、
18、其中，ωr是风轮转速，rad/s；θ是桨距角；v是风速，m/s；jt是等效惯量，kg·m2；tr是气动转矩；ηg是齿轮箱速比；kp和ki是基于pi的变桨控制器的比例增益和积分增益；
19、式(2)离散化之后的模型为：
20、x(t+1)＝hx(t)+iδpw_ref+j (3)
21、其中：
22、
23、其中，t表示时刻；ts为采样周期；e是自然底数。
24、步骤s2提及的建立塔架前后方向弯矩的波动δmt(t+1)和参与调频的双馈风电机组需要调整的有功功率参考值δpw_ref的关系，其实现方式如下：
25、δmt(t+1)＝aδpw_ref+b (4)
26、其中：
27、
28、
29、其中，ft是塔架推力，htower是塔架高度。
30、步骤s3中提及的的求解结果为：
31、
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
33、本专利技术相较于现有技术具有多重优势。首先，根据本专利技术建立的灵敏度模型可以降低塔架疲劳载荷，通过准确计算系统频率灵敏度，延长了关键部件的寿命，降低了维护成本。其次，应用于一次调频过程，提高了系统稳定性和性能，减少频率波动，提高电能输出质量，从而增强了电力网的可靠性。此外，降低疲劳载荷有助于提高可持续性，延长系统寿命，降低运营成本，促进绿色能源的可持续发展。最终，这一创新将带来更高的经济效益，提高了风能产业的竞争力，降低了电力生产成本，有助于减少对传统能源的依赖，为气候变化应对贡献一份力量。
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1.一种风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法，其特征在于，所述灵敏度表示为塔架前后方向弯矩波动对频率偏差的标幺值的偏导数并记为计算方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法，其特征在于：步骤二中，基于风轮转速和桨距角的风电机组状态空间方程模型为：
3.根据权利要求2所述的一种风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法，其特征在于：步骤三所述的建立塔架前后方向弯矩波动ΔMt(t+1)和参与调频的双馈风电机组需要调整的有功功率参考值ΔPW_ref的关系，其实现方式如下：
4.根据权利要求3所述的一种风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法，其特征在于：步骤四中，求解塔架前后方向弯矩波动对系统频率的灵敏度：
5.根据权利要求1所述的一种风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法，其特征在于：步骤一中，GC(s)为常数或可变的常数，取值为20pu或5pu至100pu内的增益。
6.根据权利要求1所述的一种风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统
...【技术特征摘要】
1.一种风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法，其特征在于，所述灵敏度表示为塔架前后方向弯矩波动对频率偏差的标幺值的偏导数并记为计算方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法，其特征在于：步骤二中，基于风轮转速和桨距角的风电机组状态空间方程模型为：
3.根据权利要求2所述的一种风电机组塔架弯矩疲劳载荷对系统频率灵敏度的计算方法，其特征在于：步骤三所述的建立塔架前后方向弯矩波动δmt(t+1)和参与调频的双馈风电机组需要调整的有功功率参考值δpw_ref的关系，其实现方式如下：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭钰锋，王瑛玮，徐伟，刘一飞，杜奕林，许卓璠，徐维懋，姜雪，张鸥，宋坤，李帅，李革，徐强胜，于兴成，王英旭，刘金源，周校聿，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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