[发明专利]风力发电机组的功率控制方法、控制装置、控制器和系统

说明书

本发明提供了一种风力发电机组的功率控制方法、控制装置、控制器和系统，该方法包括：获取电网的实时频率；当电网的实时频率波动达到预设条件时，确定风力发电场的虚拟惯性和虚拟下垂控制特性；根据虚拟惯性和虚拟下垂控制特性，确定风力发电场一次调频的功率指令值；根据一次调频的功率指令值，对风力发电场中的每个风力发电机组的功率进行同步调节。本发明实施例中，基于同一个一次调频功率指令值对整个风力发电场的每个风力发电组进行功率同步调节，将风力发电场的各风力发电组协调整合为一个整体，使得整体的风力发电场对外表现出类似同步发电机的惯性和下垂控制特性，从而可以通过一次调频有效抑制电网的扰动，提升电网的稳定性。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种风力发电机组的功率控制方法、控制装置、控制器和系统。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越得到世界各国的重视，其中风力发电机组是将风能转化为电能的装置，其内设有发电机，发电机的转子同轴连接有轮毂，轮毂上设有特定数量的叶片，叶片随风转动时能够带动轮毂转动，从而带动转子转动，最后使发电机发电，从而将风能转化为机械能再转化为电能。

在未来新能源装机比重较高的发电系统中，多电源具备的虚拟惯量将成为维持系统动态稳定的可调节参数，虽然增加了分析电网稳定性的难度，但控制方法也会更为灵活。以变速风电机组为例，通过独立有功调节，机组即可虚拟出可控的惯性响应，有效避免削弱系统惯性，威胁频率稳定的不利影响。

在现有技术中，通常使用虚拟同步发电机控制(Virtual SynchronousGenerator-VSG)方法来改善电力系统的稳定性。该控制方法是一种能够改善风力发电外特性的控制方法，从而提高电力系统接纳分布式电源的能力。在虚拟同步发电机控制方法所需要的硬件一般包括：储能单元、新能源场站和控制算法。

但是，由于现有的控制方法一般仅调节单个风机的并网点的电压和频率，但是无法控制设置在风机中的线路阻抗和变压器，无法应对并网点的频率的快速(例如几秒)扰动，即无法进行基于一次调频的响应。其次，风力发电机场由多个风机组成，它们之间的例如转速、偏航等运行动作彼此具有独特性，导致整场控制效果不具备协调性。

综上所述，现有的风力发电机控制方法中存在着无法对并网点(电网)频率的快速扰动进行应对、或者整场控制效果不具备协调性等诸多问题。

发明内容

针对上述问题，本发明实施例提出了一种风力发电机组的控制方法、控制装置、控制器和系统，以解决现有控制方法中无法对电网频率的快速扰动进行应对、或整场控制效果不具备协调性等问题。

在第一方面中，本发明实施例提出了一种风力发电机组的功率控制方法，包括：

获取电网的实时频率；

当所述电网的实时频率波动达到预设条件时，确定所述风力发电场的虚拟惯性和虚拟下垂控制特性；

根据所述虚拟惯性和虚拟下垂控制特性，确定所述风力发电场一次调频的功率指令值；

根据所述一次调频的功率指令值，对所述风力发电场中的每个风力发电机组的功率进行同步调节。

优选地，所述获取电网的实时频率包括：

获取所述风力发电场的并网点的实时频率；以及

所述确定所述风力发电场的虚拟惯性和虚拟下垂控制特性，具体包括：

根据获取的至少两个所述实时频率，确定所述电网的实时频率变化速率；根据所述实时频率变化速率和预设的虚拟阻尼系数，确定所述风力发电场的虚拟惯性；

根据所述实时频率与频率设定值的差值，以及预设的虚拟有功调频系数，确定所述风力发电场的虚拟下垂控制特性。