[发明专利]双馈变速风电机组的附加频率控制器参数整定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双馈变速风电机组的附加频率控制器参数整定方法，属于DFIG稳定控制技术领域。

背景技术

风力发电作为技术最成熟、最具规模开发条件的新能源发电方式，在电网中所占的比例不断增加。目前应用最广的为双馈变速风电机组，双馈变速风电机组转子转速与系统频率解耦，转速可变范围较大，通常运行在最大功率跟踪状态(曹军，王虹富，邱家驹.变速恒频双馈风电机组频率控制策略.电力系统自动化.2009，33(13)，78-82.薛迎成，邰能灵，宋凯，等.变速风力发电机提供调频备用容量研究.电力自动化设备.2010，30(8)：75-80)，风能利用效率最高，但DFIG在系统频率发生变化时无法像常规发电机一样做出响应来减缓频率变化，风电场装机容量越大越不利电网频率稳定。针对大规模风电并网后的频率控制问题国内外学者做过相关研究，基本思想都与增强风机输出功率与系统频率的耦合性有关，其中(Lalor G，Mullane A，O’Malley M.Frequency control and wind turbine technologies.IEEE transactions on power systems.2005，20(4)，1905-1913.M.Akbari，SeyedM.madani.Participation of DFIG based wind turbines in improving short term frequency regulation.Proceeding of ICEE 2010.11-13)为风机添加了虚拟转动惯量控制环节，即在频率变化时，通过风机转子动能的改变来模拟与同步机类似的惯性常数和暂态频率响应特性，减缓了扰动下系统频率的变化速率，但对改善扰动后系统频率最低值作用不明显；(Durga Gautan，Lalit Goet.Control strategy to mitigate the impact of reduced inertia due to doubly fed induction generation on large power systems.IEEE transactions on power systems.2011，26(1)，214-224.Gowaid I A，EI-Zawawi A，EI-Gammal M.Improved inertia and frequency support from grid-connected DFIG wind farms.Power Systems Conference and Exposition(PSCE).2011，1-9)为风机添加一次调频控制环节，改善了系统的频率稳定性，但未对不同风速下附加控制的适应性进行分析；(Nayeem R，Torbjorn T，Daniel K.Temporary primary frequency control support by variable speed wind turbines-potential and applications.IEEE transactions on power systems.2008，33(2)，601-612)则进一步研究了类似附加控制器在不同风速下风机为系统提供有功支撑所能持续的时间。与常规发电机一次调频不同，风机输出功率调节过程中响应迅速，但所能提供的功率支撑只能持续较短时间，且风速不同时风电机组参与系统调频所能持续时间不同，在风电机组参与系统调频过程中应根据风速等变量对附加控制器参数做出调整以充分发挥风机参与系统调频能力。

针对双馈风电机组参与系统一次调频的研究较少，目前研究中已有的一次调频控制器基本形式如图1中虚线框内部分所示，图中f_grid为系统频率，f_ref为系统额定频率，1/R为等效的一次调频系数。电网频率稳定性研究中的功率扰动通常设为电网失去最大的一台发电机(电网中一次可发生的最大功率扰动，失去的发电机额定容量约为电网负荷总量的5％)，此场景下电网频率如果满足要求则其他大小的功率扰动下电网频率也是安全的；以往研究中风速多采用固定风速，且一般取高风速，此时风机转子初始转速为最大值，参与系统一次调频过程中可起到较好的效果；但当风速较低时，比如取切入风速(风机运行的最低风速，一般为5m/s)，风机参与系统调频过程中会因转速下降过多而无法正常运行。

综上，现有技术缺点为：