[发明专利]一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法

说明书

一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法，包括以下步骤：1)风电机组变流器检测电网频率；2)风电机组主控制系统根据电网频率及惯量响应控制死区，判断风电机组是否进入惯量响应控制模式；3)若是，风电机组通过释放风电机组叶轮和发电机储存的旋转动能，模拟惯性响应效果；4)判断电网频率恢复至死区范围内或风电机组判断自身已处于惯量支撑的临界能力时，风电机组开始转速恢复，并采用恒转速恢复控制方法；5)判断机组恢复至输出功率处于变速变桨控制运行的理论功率的90％～110％范围内时，机组进入加速度平滑连续的切换控制方式。本发明解决了风电机组转速不稳定导致的机组停机及对电网产生二次冲击的问题。

技术领域

本发明涉及风力发电机组控制方法，尤其是一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法。

背景技术

风电参与电力系统调频对于电网来说有很多好处：环节电网调频压力、提高电网频率稳定性、提高风电渗透率、加大新能源占比，减小旋转备用容量，减少电网旋转备用容量、降低电网运行成本。越来越多的电力公司要求风力发电能像常规发电厂一样提供辅助性服务，国内外最新发布的一些电网导则均明确提出并网风电场需要提供和常规发电厂一样的旋转备用、惯性响应以及一次调频等附属功能。那么风电参与电力系统调频是电网要求的必然趋势。

基于双馈感应发电机的变速恒频风电机组定子直接接入电网，转子通过变频器间接接入电网，这种特有的控制方式使得其电磁转矩调节非常快，机械功率与系统电磁功率解耦、转速与电网频率解耦，无法对系统频率变化做出快速响应。当系统频率变化时，变频器控制尽量保持电磁功率不变，由于风速恒定，风力机转速不变，输出机械功率不变，从而电磁功率与机械功率能够保持平衡，发电机转速不变，也就无法释放动能。这种情况双馈风电机组的固有惯量对于整个系统的惯量几乎没有贡献，也就是说，双馈风电机组并网使得整个系统的转动惯量减小，从而也就不利于电网频率的恢复。

因此，在没有任何的附加储能系统时，利用风电机组自身转子中储存的动能，控制和调节其有功功率出力，从而与系统中的同步电机一起参与系统的调频过程，提升系统整体的调频能力，提高系统频率稳定性。当系统频率变化时，变频器调节机组电磁功率，由于风速基本保持恒定，风电机组释放动能，输出机械功率增加，从而电磁功率与机械功率能够不能保持平衡，导致发电机转速发生变化。同时，当惯量响应支撑过程结束后，紧随着伴有一个风电机组转速恢复的过程，转速的变化影响机组功率输出，对电网频率产生二次冲击和影响。

发明内容

为了克服风电机组惯量响应控制中风电机组转速不稳定问题，解决风电机组转速不稳定导致的机组停机及对电网产生二次冲击的问题，本发明提供一种在惯量响应控制过程中能够稳定机组转速的控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

1)风电机组变流器检测电网频率，并将频率信号上传至风电机组主控制系统；

2)风电机组主控制系统根据电网频率及惯量响应控制死区，判断风电机组是否进入惯量响应控制模式；

3)若风电机组进入惯量响应控制模式，风电机组利用转子中储存的动能进行功率支撑，提高机组输出的有功功率，大型风电机组通过释放风电机组叶轮和发电机储存的旋转动能，模拟惯性响应效果；在惯量响应期间风速恒定，机组捕获的能量保持恒定，那么导致了风电机组转速下降；

4)判断电网频率恢复至死区范围内或风电机组判断自身已处于惯量支撑的临界能力时，大型风电机组开始转速恢复，并采用恒转速恢复控制方法；

5)判断机组恢复至输出功率处于变速变桨控制运行的理论功率的90％～110％范围内时，机组进入加速度平滑连续的切换控制方式。