[发明专利]一种风电补偿水轮机水锤效应的协同控制方法

说明书

本发明公开了一种风电补偿水轮机水锤效应的协同控制方法，包括：判断电网频率变化量是否大于给定值，若是，则执行步骤S2；步骤S2：风机响应电网频率的变化，基于虚拟惯性控制环节，得到第一补偿功率参考值P_f；步骤S3：判断水轮机导叶开度是否变化，如是，则执行步骤S4；步骤S4：风机响应水轮机导叶开度的变化，基于新附加控制环节，得到第二补偿功率参考值P_μ；步骤S5：根据第一补偿功率参考值P_f和第二补偿功率参考值P_μ，获取风机补偿功率参考值总量P_Te‑ref。采用虚拟惯性控制和新附加控制相协同的方法，风机发出补偿水锤效应的功率缺额，有效抑制电网频率恶化，并能避免水锤效应引起电网频率二次波动。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电补偿水轮机水锤效应的协同控制方法。

背景技术

电网频率作为衡量电力系统安全稳定运行的重要指标之一，其动态行为特性随着电网之间的互联而变的更加复杂。在水电比重较高的电力系统中出现较大负荷扰动时，由于水轮机水锤效应的影响，水轮机的出力不能及时响应电网中负荷功率的变化，反而使得发电机的输出功率会出现暂时的降低或升高，从而破坏电网中有功功率的平衡，最终导致电网频率恶化。

另一方面，我国风能资源丰富，风电产业持续快速发展，风电装机容量快速增长，然而弃风率依然很高。变速风机具有快速有功功率响应的特点以及在一定范围内任意输出有功功率的能力，因此，若能通过一定的控制策略使得风电能够用来补偿水电系统水锤效应引起的电网功率缺额问题，不仅能保证电网的安全稳定运行，还能有效降低弃风率，有利于社会经济的提高。

目前与水电系统相关的频率问题，并没有具体研究水锤效应对电网频率的影响；关于改善电网频率恶化的方法，大多数是考虑水轮机调速器参数的整定优化等，很少有文献从风电补偿水锤效应的角度入手。因此，在风电和水电资源同样丰富的地区，如何利用风电动态补偿电网大扰动情况下水轮机水锤效应引起的功率缺额，以有效抑制电网频率的恶化，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种风电补偿水轮机水锤效应的协同控制方法，能利用风电实时补偿水轮机水锤效应引起的功率缺额，有效抑制电网频率的恶化。

根据本发明实施例，提供一种风电补偿水轮机水锤效应的协同控制方法，所述方法包括：

步骤S1：判断电网频率变化量是否大于给定值，所述给定值为一次调频死区值；若是，则执行步骤S2；

步骤S2：风机响应电网频率的变化，基于虚拟惯性控制环节，得到第一补偿功率参考值P_f；

步骤S3：判断水轮机导叶开度是否变化，如是，则执行步骤S4；

步骤S4：风机响应水轮机导叶开度的变化，基于新附加控制环节，得到第二补偿功率参考值P_μ；

步骤S5：根据所述第一补偿功率参考值P_f和所述第二补偿功率参考值P_μ，获取风机补偿功率参考值总量P_Te-ref。

进一步地，步骤S5中，按照下式获取风机补偿功率参考值总量P_Te-ref：

P_Te-ref＝P_f+P_μ+P_wmax

式中：P_wmax为风机获取的风能最大值。

进一步地，所述虚拟惯性控制环节包括第一控制回路，所述第一控制回路以实际频率和标准频率的偏差△f作为输入量，采用比例控制环节来改变风机输出的电磁功率，则所述第一控制回路的输出功率P_f1如下式所示：