[发明专利]一种新型的储能式液压型风力发电机组调频控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种新型的储能式液压型风力发电机组调频控制系统及控制方法，该系统包括四部分，分别为风力机部分、液压传动部分、液压储能子系统部分和发电部分，在负荷波动导致电网频率波动时，风力机通过控制风力机部分变桨距系统的桨距角、液压传动部分的变量马达摆角、液压储能子系统部分的变量泵/马达摆角来对系统输出的有功功率进行控制，进而对发电机输出的频率进行控制。协调有功功率的原则为变量泵/马达摆角控制优先，再通过调控变量马达摆角来调节输入到发电机中的功率，通过调控变量马达摆角，同时控制变桨距系统的桨距角大小，改变系统能量的输入，从而稳定发电系统的频率。

技术领域

本发明涉及于风力发电技术尤其涉及一种新型的储能式液压型风力发电机组调频控制系统及控制方法。

背景技术

随着环境和能源问题的日益加剧，风力发电越来越受到国内外的关注，风力发电产业也因此迅速发展。

液压型风力发电机组作为一种新型的风力发电装置，采用定量泵-变量马达闭式液压传动系统，与励磁同步发电机有效配合，与齿轮箱式和直驱式风力发电机组相比，该机组有效地降低了机舱重量，减少了对电网的冲击，提高了发电质量。

为加强风力发电机组在电网中的占比，提升风力发电机组调频能力，液压型风力发电机组作为一种新型风力发电机组，同样需要具备调频能力，即当负荷波动引起电频率波动时，在相应控制策略的调控下，能够维持电频率在一定范围内，参与电网调频，使得风电机组能够不间断并网运行，提升风电机组的电网适应性。

我国国家标准GB/T15945-1995规定，电力系统频率控制在(50±0.2)Hz范围内的时间应达到98％以上。同样对于储能式液压型风力发电机组并网发电的频率同样也要达到这个要求，甚至更高。

目前，对于风电机组的调频控制技术，中国专利CN107781111A提出了一种储能式液压型风力发电机组一次调频系统及控制方法，该系统是通过调节变量泵/马达排量来控制蓄能器能量的储放来实现调频控制的，该方法能对功率进行及时补充和吸收，能有效维持频率稳定，但是该方法还停留在一次调频阶段无法实现无差调频，且变量单一，不灵活。

目前对于液压型风力发电机组调频控制方法还研究较少，而对于传统发电机组的调频控制方法则大多依赖电力电子设备即变流器和大转动惯量设备，一方面增加了风电机组的成本和重量，另一方面一旦电力电子设备出现问题，则无法再对频率进行调控。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种新型的储能式液压型风力发电机组调频控制系统，该系统包括：风力机部分、液压传动部分、液压储能子系统部分和发电部分，所述风力机部分与所述液压传动部分同轴刚性连接，所述液压传动部分与所述液压储能子系统部分同轴刚性相连，所述液压储能子系统部分与发电部分同轴刚性连接；

所述的风力机部分主要包括变桨距系统和风速传感器、风力机，其中变桨距系统包括角位移传感器、内齿圈、小齿轮、双向定量马达、比例方向阀、第一溢流阀、变量泵和第一油箱；

所述液压传动部分包括第一转速转矩传感器、定量泵、高压管路、第一单向阀、第二单向阀、第二溢流阀、补油泵、补油油箱、安全阀、流量传感器、频率控制器、变量马达、第二转速转矩传感器和低压管路；

所述液压储能部分包括变量泵/马达、气囊式蓄能器、活塞式蓄能器、氮气瓶和第三转速转矩传感器；

所述发电部分包括发电机、多功能仪表和电网；