[发明专利]一种双馈风机协同有功备用控制方法

说明书

本发明涉及电机控制及电力系统新能源发电技术，具体涉及一种双馈风机协同有功备用控制方法，包括以下步骤，步骤1，利用超速法和变桨法的优势，制定在全风速工况下的双馈风机协同有功备用控制策略；步骤2，设计改进型转速控制系统与桨距角控制系统，实现双馈风机有功功率控制。该控制方法解决了以双馈风机为典型的变速风电机组有功备用控制问题。综合变速、变桨有功控制方法优势，在风机并网运行时，利用功率控制指令和风机功率输出的差值信号进行风机转速调节，从而实现风机机组快速有功调整及备用调用，替代传统同步机组的有功备用容量，提高了电网的风电消纳能力与整体效能，为风电场的规划与建设提供指导。

技术领域

本发明属于电机控制及电力系统新能源发电技术领域，尤其涉及一种双馈风机协同有功备用控制方法。

背景技术

随着风力发电技术的快速发展，风电机组单机容量和并网规模不断增大，高比例的风电并网带来了可观的经济、环境效益，但也给电力系统的功率平衡和稳定运行带来了新的挑战。为了提高电网对风电消纳能力以及并网稳定性，对风电场有功备用控制方法及其控制系统的研究具有十分重要意义。

目前常见的双馈风机有功功率控制方法主要包括超速法和变桨法两种。变速法通过增加双馈风机的转子转速使其运行于非最大功率点，实现风机的减载运行，但超速法受风机转速最大值的限制，仅能在中低风速工况下实现，所能调节的功率范围有限；变桨法通过调节风机桨距角来降低风轮捕获的机械功率，实现全风速工况下机组输出功率的稳定有效控制，但该方法需要频繁动作桨距角系统，增加设备损耗。而关于变速、变桨法综合控制方法研究所需的控制输入常包含实测风速数据，可靠性不高，且缺乏对不同风速段间控制模式切换的深入讨论，同时也忽视了双馈风机提供有功备用的潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合超速法和变桨法的优势，在全风速工况下的双馈风机有功备用控制方法。实现风电场有功出力调节并为电网提供功率备用，有效指导风电并网运行与控制。限制风机有功出力从而将弃风能转为有功备用，有效提高电网对风电消纳能力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双馈风机协同有功备用控制方法，包括以下步骤，

步骤1，利用超速法和变桨法的优势，制定在全风速工况下的双馈风机协同有功备用控制策略；

步骤2，设计改进型转速控制系统与桨距角控制系统，实现双馈风机有功功率控制。

在上述的双馈风机协同有功备用控制方法中，步骤1的实现包括：

步骤1.1、实时监测双馈风机转速ω_r和有功出力，当双馈风机输出功率P_e小于功率控制指令值P_ctrl时，双馈风机保持最大功率跟踪控制，从而获取最大风能转换效率；

步骤1.2、当双馈风机输出功率P_e大于功率控制指令值P_ctrl，且双馈风机转速ω_r未达到最大值，优先加速双馈风机转速ω_r来降低双馈风机有功出力；当双馈风机转速ω_r加速至最大值，双馈风机有功出力未达到理想的减载值时，则适量增大双馈风机桨距角进一步降低有功出力；

步骤1.3、当双馈风机输出功率P_e大于功率控制指令值P_ctrl，且双馈风机转速ω_r已经达到最大值时，直接启动桨距角控制，通过增大双馈风机桨距角来降低有功出力和功率控制指令值P_ctrl；

步骤1.4、通过步骤1.2、步骤1.3降低的有功出力作为双馈风机为电网提供的有功热备用值。

在上述的双馈风机协同有功备用控制方法中，步骤2的实现包括：