【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液压型新能源发电机组调频，特别涉及一种液压型全期调频新能源发电机组及其一次调频方法。
技术介绍
1、在化石能源消耗和环境危机的不断影响下，人们开始探索新的清洁能源。与煤、石油和天然气相比，风能、海流能、波浪能作为清洁可再生能源，其蕴藏量巨大，在生产电能的过程中不会排放温室气体，受到各国的重视，开始加快能源转型，其中液压型新能源发电机组作为新一代新能源发电设备得到广泛关注，其传动比实时可调，可实现柔性控制，可抑制新能源供给波动对电能质量的影响。虽然清洁可再生能源丰富，但这些资源波动很大，液压型新能源发电机组如何平稳供电问题亟待解决。
2、随着液压型新能源发电机组装机容量的持续增加、渗透率的持续增大，液压型新能源发电机组对一次调频的要求也在不断提高。传统的电网调频基本通过火电机组或水电机组来实现，液压型新能源发电机组不仅本身不具备调节能力，其输出功率的间歇性和随机性还增加了电网的调频负担。现有的双馈异步风机机组的一次调频控制方法包括惯性控制、下垂控制、转速超速控制、变桨控制以及阶跃控制等。其一定程度上解决了风电机组的调频问题，但容易受到外界影响，造成电网频率再次波动，风电机组频繁动作，降低风能利用率和风机寿命。
3、液压储能系统是帮助液压型新能源发电机实现一次调频的最优选择，能够为新能源发电机组提供快速功率调节能力，现有的传统储能方式主要是通过蓄能器参与储放能进行电网的一次调频，但其容量较小，不具备长期调频的作用，在进行更长周期和更大容量的调频工作时，传统储能方式会存在问题。
4、综
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种液压型全期调频新能源发电机组及其一次调频方法，根据不同风况提出多种一次调频方法，分别为改变桨叶的转子动能和比例节流阀的开度、皮囊式蓄能器储供能以及水力储供能，实现液压型新能源发电机组输出功率的动态平衡，水力储供能可以解决更长周期和更大容量的调频问题。
2、为实现上述目的，本专利技术公开了如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种液压型全期调频新能源发电机组，其包括桨叶、单向定量液压泵、第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器、第四联轴器、第五联轴器、比例节流阀、第一双向变量液压马达、第二双向变量液压马达、第一励磁同步发电机、第二励磁同步发电机、第三励磁同步发电机、第一并网柜、第二并网柜、第三并网柜、水轮机、水阀、蓄水箱、水泵、皮囊式蓄能器、能量转换元件、第一液压油箱、第二液压油箱、第一溢流阀、第二溢流阀、发电机、补油泵和单向阀；所述桨叶与所述单向定量液压泵之间通过所述第一联轴器连接，所述第二溢流阀的进油口连接所述单向定量液压泵的出油口，所述第二溢流阀的出油口连接所述单向定量液压泵的进油口，所述比例节流阀的进油口连接所述单向定量液压泵的出油口，所述第一双向变量液压马达的进油口连接所述比例节流阀的出油口，所述第一双向变量液压马达的出油口与所述单向定量液压泵的进油口连接，所述第一励磁同步发电机通过所述第二联轴器与所述第一双向变量液压马达连接，所述第一励磁同步发电机与所述第一并网柜连接，并入到电网中；所述第二双向变量液压马达的进油口与所述比例节流阀的出油口连接，所述第二双向变量液压马达与所述能量转换元件通过所述第三联轴器连接，所述能量转换元件与所述皮囊式蓄能器连接，所述能量转换元件与所述第一液压油箱连接，所述能量转换元件与所述与水泵通过第四联轴器连接，所述水泵通过第五联轴器与第三励磁同步发电机连接，所述第三励磁同步发电机与所述第三并网柜连接，并入到电网中，所述水泵与所述蓄水箱进水口连接，所述水阀进油口与所述蓄水箱出水口连接，所述水阀出油口与所述水轮机连接，所述水轮机与所述第二励磁同步发电机连接，所述第二励磁同步发电机与所述第二并网柜连接，并入到电网中；所述单向阀进油口与所述单向定量液压泵出油口连接，所述单向阀出油口连接所述补油泵出油口和所述第一溢流阀的进油口，所述发电机带动所述补油泵转动，所述补油泵进油口和所述第一溢流阀出油口均与所述第二液压油箱连接。
4、可优选的是，所述单向定量液压泵、所述比例节流阀、所述第一双向变量液压马达和所述第二双向变量液压马达组成液压闭式回路。
5、可优选的是，所述单向阀、所述第一溢流阀、所述补油泵和所述发电机组成液压补油回路。
6、本专利技术的另一方面，提供一种用于前述液压型全期调频新能源发电机组的一次调频方法，具体实施步骤如下：
7、s1、当处于最大功率追踪区，液压型新能源发电机组进行短期调频，且电网频率高于50hz时，需要降低桨叶转子动能和减小比例节流阀阀口开度以实现短期调频；当电网频率低于50hz时，需要通过额外的频率控制环节将桨叶转子动能提高和增大比例节流阀阀口开度以实现短期调频。
8、当电网频率偏于50hz时，通过额外的频率控制环节改变桨叶转子动能来满足调频需求，其为第一励磁同步发电机的转动惯量：
9、
10、其中，jw为桨叶和负载折算到桨叶轴上的总惯量；ωw0为最大功率点追踪下的转速；ωs为同步转速；
11、δωw＝ωw1-ωw0
12、其中，ωw1为桨叶最小运行速度；
13、δωs＝ωs1-ωs
14、其中，ωs1为发电机满足调频需求后的转速；
15、通过调整输出有功功率，以桨叶的转动动能来支持发电机转子动能来补偿功率，根据桨叶的虚拟惯性控制环节补偿的有功功率为：
16、
17、其中，δp1表示由虚拟惯性控制补偿的功率；δf为系统频率偏差；kdf为虚拟惯性系数；
18、s2、当处于转速恒定区，液压型新能源发电机组进行中期调频，且电网频率高于50hz时，第二双向变量液压马达和用作液压泵的能量转换元件将多余的能量以液压能的形式储存在皮囊式蓄能器中进行中期调频；当电网频率低于50hz时，储存在皮囊时蓄能器中的液压能释放出来，驱动用作液压马达的能量转换元件转动，驱动第三励磁同步发电机发电以实现中期调频。
19、当液压型新能源发电机组中期调频时，引入频率变化量对液压储能系统实施额外控制，借助虚拟下垂控制环节响应系统频率变化，根据桨叶的虚拟下垂控制环节补偿的有用功率：
20、δp2＝-kpfδf
21、其中，δp2表示由虚拟下垂控制补偿的功率；kpf为虚拟下垂系数；δf为系统频率偏差；
22、s3、当处于功率恒定区，液压型新能源发电机组进行长期调频，且电网频率高于50hz时，桨叶产生的多余能量驱动第二双向变量液压马达，从而带动水泵将海水运到蓄水箱中以水力能的形式储存起来进行长期调频；当电网频率低于50hz时，储存在蓄水箱中的海水向下流动，从而带动水轮机转动，驱动第二励磁同步发电机发电以实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液压型全期调频新能源发电机组，其特征在于，其包括桨叶、单向定量液压泵、第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器、第四联轴器、第五联轴器、比例节流阀、第一双向变量液压马达、第二双向变量液压马达、第一励磁同步发电机、第二励磁同步发电机、第三励磁同步发电机、第一并网柜、第二并网柜、第三并网柜、水轮机、水阀、蓄水箱、水泵、皮囊式蓄能器、能量转换元件、第一液压油箱、第二液压油箱、第一溢流阀、第二溢流阀、发电机、补油泵和单向阀；
2.根据权利要求1所述的液压型全期调频新能源发电机组，其特征在于：所述单向定量液压泵、所述比例节流阀、所述第一双向变量液压马达和所述第二双向变量液压马达组成液压闭式回路。
3.根据权利要求1所述的液压型全期调频新能源发电机组，其特征在于：所述单向阀、所述第一溢流阀、所述补油泵和所述发电机组成液压补油回路。
4.一种根据权利要求1-3之一所述的液压型全期调频新能源发电机组的一次调频方法，其特征在于，其包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的液压型全期调频新能源发电机组的一次调频方法，其特征在于，当系统处于最大功率追踪区
...【技术特征摘要】
1.一种液压型全期调频新能源发电机组，其特征在于，其包括桨叶、单向定量液压泵、第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器、第四联轴器、第五联轴器、比例节流阀、第一双向变量液压马达、第二双向变量液压马达、第一励磁同步发电机、第二励磁同步发电机、第三励磁同步发电机、第一并网柜、第二并网柜、第三并网柜、水轮机、水阀、蓄水箱、水泵、皮囊式蓄能器、能量转换元件、第一液压油箱、第二液压油箱、第一溢流阀、第二溢流阀、发电机、补油泵和单向阀；
2.根据权利要求1所述的液压型全期调频新能源发电机组，其特征在于：所述单向定量液压泵、所述比例节流阀、所述第一双向变量液压马达和所述第二双向...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文婷，张震，刘端，艾超，孔祥东，陈立娟，杜泽莉，张晨阳，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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