[发明专利]适用于调频控制的直驱型风电场动态等值方法

说明书

适用于调频控制的直驱型风电场动态等值方法，本发明涉及直驱型风电场动态等值方法。本发明是为了解决现有的风电场等值方法无法适用于调频过程和无法离线完成风机分群的问题。过程为：一、搭建直驱型风电场的电磁暂态模型；二、获取全风速运行区域内直驱型风电场的电磁暂态模型在电力系统频率下降和上升时参与调频过程的频率响应曲线；三、根据曲线上的聚群特性，将全风速运行区域划分，识别出风速分割点；四、根据风速分割点作为分群指标，将全风速运行区域内的风电机组划分风电机组，将各群内的风电机组等值为一台风电机组，计算各等值机组的等效参数和相应的集电网络等效参数，获得风电场等值模型。本发明属于电力系统仿真建模技术领域。

技术领域

本发明涉及直驱型风电场动态等值方法，属于电力系统仿真建模技术领域。

背景技术

由于能源和环境问题的日益严峻，风能以其技术和成本方面的优势在电力系统中得到了广泛应用。然而，随着风能渗透率的快速增加，电力系统的惯性减小，频率稳定性受到了一定影响和冲击，风电机组应该主动参与频率调节，因此对风电大规模接入电力系统参与调频过程进行分析计算的准确度要求越来越高。一个风电场往往有几十台甚至上百台风电机组，每一台风电机组又由风力机、传动轴、发电机、变流器及其控制器、保护装置及其控制器等模块组成，如果对每台风电机组都单独建模，则会大大增加仿真模型的复杂度和计算时间。因此，进行适用于调频控制的风电场等值模型的研究十分必要。

在风电场参与调频过程等值建模中，由于大规模风电场单机等值的拟合精度通常难以满足要求，如何对风电机组进行合理有效的分群是风电场参与调频过程等值建模研究需要解决的首要问题。目前为止，风电场的分群方法主要有以下两类：

依据风速的相似性进行机组聚类的分群方法。该方法根据尾流效应和风向造成的风速差异，将风电场划分为多个区域，各自对应一台等值机组。或直接依据风速的相近性，根据风电机组的工作区域分群。这类分群方法只考虑了稳态指标，当风电场内风机数量众多、运行工况差异较大时，等值误差会较大。

以能够表征机组运行状态的特征量作为指标的分群方法。以风电机组线性化状态主导特征根的影响因素或转速、桨矩角等能够表征机组工作状态的变量作为分群指标，这类分群方法虽然可以达到较高的等值精度，但一般需要运用较复杂的算法，计算量大。工况差异大时仍会导致等值风电机组台数的增加，且在输入风速变化时，无法实时得到分群指标，工程使用具有较大的局限性。

发明内容

本发明是为了解决现有的风电场等值方法无法适用于调频过程和无法离线完成风机分群的问题，而提出适用于调频控制的直驱型风电场动态等值方法。

适用于调频控制的直驱型风电场动态等值方法具体过程为：

步骤一、搭建直驱型风电场的电磁暂态模型，直驱型风电场的电磁暂态模型采用附加下垂控制调频方法；

步骤二、获取全风速运行区域内直驱型风电场的电磁暂态模型在电力系统频率下降和电力系统频率上升时参与调频过程的频率响应曲线；

步骤三、根据频率响应曲线上的聚群特性，将全风速运行区域划分为n个区域，识别出n-1个风速分割点；n取值为正整数；

步骤四、根据步骤三获得的n-1个风速分割点作为分群指标，将全风速运行区域内的风电机组划分为n个风电机组，将各群内的风电机组等值为一台风电机组，即等值机组，计算各等值机组的等效参数和相应的集电网络等效参数，获得风电场等值模型。

本发明的有益效果为：