[发明专利]一种提高风电场接入电网频率稳定性的控制方法

权利要求书

1.一种提高风电场接入电网频率稳定性的控制方法，其特征在于，所述控制方法从三个层面进行控制，分别为：

电网调度层，对风电场的减载水平、频率参数行控制；

风电场控制层，对风电场电力生产进行整体控制，发送参考值到每个风电机组；

风电机组控制层，将风电机组按照风电场发送的参考值进行控制，控制风电机组响应电网的频率变化，提供电网动态频率支持。

2.据权利要求1所述的提高风电场接入电网频率稳定性的控制方法，其特征在于，将风电场内风电机组按照风速进行分区，划分为：低风速区、中风速区、高风速区；当在低风速区(v1≤v≤v2)和中风速区(v2≤v≤v3)时，利用超速法实现风力发电机组的减载运行，当在高风速区(v3≤v)时，利用变桨法实现风力发电机组的减载运行，通过超速法可实现的有功功率调节范围，如下公式表示：

其中，v表示风速，v1为风电机组切入风速；v2为低风速区与中风速区的界限；v3表示中风速区与高风速区的界限。

3.根据权利要求1所述的提高风电场接入电网频率稳定性的控制方法，其特征在于，风电场控制层根据电网调度层的减载运行水平要求及整个风电场的最大功率输出，控制整个风电场输入电网的有功功率，并测量公共连接点频率，根据风电场下垂特性曲线，在系统频率变化时，提高或减少整个风电场输出有功功率，使风电场参与系统频率控制。

4.根据权利要求1所述的提高风电场接入电网频率稳定性的控制方法，其特征在于，风电场控制层中的功率分配模块根据风电场确定的有功输出参考值以及有功调节范围计算模块确定的各个风电机组通过超速法可实现的有功调节范围，按照分配算法确定各个风电机组的有功减载容量参考值；功率分配计算是在满足电网调度层减载水平要求的前提下，首先充分利用风电场内各风电机组的超速能力来实现减载运行，当超速法无法满足减载水平要求时，再利用变桨法来调节；各风电机组减载容量参考值包括两个部分，表示通过转子超速实现的有功减载容量参考值，表示通过变桨实现的有功减载容量参考值。

5.根据权利要求4所述的提高风电场接入电网频率稳定性的控制方法，其特征在于，和计算如下：根据确定的风电场有功输出参考值则风电场的减载容量用P_margin,i表示超速法下风电机组的有功调节容量，其等于风电机组最大可输出功率减去超速法下最小输出功率；

当即仅通过风电场内低风速区和中风速区各风电机组的超速运行即可满足减载运行水平要求；各风电机组的减载容量参考值计算如下：

当此时，中风速和高风速区的风电机组通过变桨调节来进一步减小功率输出，以使整个风电场满足减载水平要求，各风电机组的减载容量参考值计算如下：

6.根据权利要求1所述的提高风电场接入电网频率稳定性的控制方法，其特征在于，风电机组层控制策略为：各风力发电机组将风速的大小以及根据风力机最大功率曲线得到的风电机组最大输出功率信息发送到风电场控制层；各风电机组根据风电场给定的有功减载容量参考值动作，响应功率的变化；

桨距控制环节按最大转速给定控制，当检测到风力机转子转速超过最大转速时，变桨距动作减小出力，保证风力机转速不超过最大给定转速；

功率控制环节按最优功率输出跟踪控制；根据实际风力机组的参数可得到不同减载水平下风力机组的最优功率-转速曲线，制作三维表，通过三维表查表实现；三维表输入为风电机组减载水平及测得风力机转速其输出与有功减载容量参考值叠加，再加上频率惯性控制产生的功率调整量ΔP_f，即可得到每个风力发电机组输出功率参考值P_ref。