[发明专利]减载风电机组变速变桨协调优化频率控制方法

说明书

本发明公开了一种减载风电机组变速变桨协调优化频率控制方法，包括：减载控制：计算风电机组减载率，从而将风速划分为多个风速区间，根据不同风速区间以及调频控制的部分结果对风电机组采用不同的减载控制策略；调频控制包括：参数优化与频率控制；参数优化时，以风电机组的机械功率与实际增发的功率计算风电机组的转速和桨距角的参考值，从而实现桨距角控制；频率控制时，利用参数优化计算的转速的参考值及风电机组的实际增发的功率，实现风电机组输出功率控制，同时相应的控制结果还用于减载控制阶段。该方法能够使风电机组在全部风速下精准确定减载策略并优化转速和桨距角控制，从而获得更好的频率控制效果。

技术领域

本发明涉及风力发电有功功率控制技术领域，尤其涉及一种减载风电机组变速变桨协调优化频率控制方法。

背景技术

近年来，风力发电在电力系统中的渗透率不断增加。与传统同步发电机组相比，风电机组通过电力电子装置并网，无法响应系统频率变化。风电比重的提高会使系统惯性响应和一次调频能力降低，备用容量需求增加。此外，风电机组通常运行在最大功率跟踪(MPPT)状态，难以通过功率增发来调节系统的频率。为了保证电力系统的安全稳定运行，有必要挖掘风电机组的频率控制潜力。

为此，国内外学者展开了大量研究，根据风电机组运行状态提出了不同的频率控制方法。对于无备用的风电机组，有虚拟惯量法，下垂控制法和综合惯性控制法，其控制原理均是通过释放转子中的旋转动能来增大风电机组的输出功率。随着旋转动能的释放，转速逐渐下降，风电机组容易出现因转速过小而导致的不稳定运行。在恢复转速的过程中，易出现系统频率的二次下降。因此，无备用的风电机组，仅能进行短暂的频率支持，无法真正意义上的参与系统的一次调频。

目前，风电场通常采取弃风停机的方法限出力运行，然而，风电机组可以进行适当的减载预留出一部分有功作为系统的调频备用。风电机组减载方法主要有两种，即超速控制法和变桨控制法。超速控制法是指控制风电机组转速超过最优转速来降低风电机组的有功出力，只适用于低、中风速场景。变桨控制法是通过调节桨距角来控制风电机组的出力，适用于全部风速，但相比于转速，桨距角变化速度较慢，且引起的机械磨损较大。若将两种控制方法相互配合，即可实现在全风速场景下的风电机组减载运行和一次调频控制。实现风电机组的频率控制的关键在于协调风电机组的输出功率和机械功率，否则容易造成风电机组的不稳定运行或导致二次频率下降；然而，目前没有较为有效的方案，导致频率控制效果不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种减载风电机组变速变桨协调优化频率控制方法，能够获得更好的频率控制效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种减载风电机组变速变桨协调优化频率控制方法，包括：减载控制与调频控制两部分；

减载控制：计算风电机组减载率，从而将风速划分为多个风速区间，根据不同风速区间以及调频控制的部分结果对风电机组采用不同的减载控制策略；

调频控制包括：参数优化与频率控制；参数优化时，以风电机组的机械功率与实际增发的功率计算风电机组的转速和桨距角的参考值，从而实现桨距角控制；频率控制时，利用参数优化计算的转速的参考值及风电机组的实际增发的功率，实现风电机组输出功率控制，同时相应的控制结果还用于减载控制阶段。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，能够使风电机组在全部风速下精准确定减载策略并优化转速和桨距角控制，从而获得更好的频率控制效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种减载风电机组变速变桨协调优化频率控制方法的架构示意图；