[发明专利]一种基于风力发电机运行工况的有功出力波动平抑方法

说明书

本发明涉及风力发电机技术领域，具体涉及一种基于风力发电机运行工况的有功出力波动平抑方法。本发明提出了一种基于风力发电机运行工况的有功出力波动平抑方法，分别在高频偏差和低频偏差进行功率功率平抑；即在高频偏差时,通过风机旋转部分有效地存储能量，遏制有功出力波动；在低频偏差时，通过风机的旋转部分有效地释放能量到电网中，抑制有功出力波动；从而使实现双馈风力发电机组主动参与功率平抑，平滑系统频率波动，减少同步发电机一次调频的启动次数。

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，具体涉及一种基于风力发电机运行工况的有功出力波动平抑方法。

背景技术

随着风力发电技术的不断发展，风机的装机容量日益增加；由于双馈风力发电机组采用了先进的电力电子变流器器件，实现了最大功率追踪运行和有功与无功的解耦控制等优点，但也导致了风力发电机组的机械部分与电网频率解耦；致使风电机组无法像同步电机一样提供惯性响应；特别是在高风电的渗透率并网系统中，造成严重的系统频率偏差。此外，风电机组与常规火电机组相比，其承受高频与低频能力差，扰乱期间容易受频率异常的影响，导致电力系统出现大规模风力发电机组解列现象，进一步加重电力系统的不稳定性，引发严重的连锁问题。因此，风电场若不进行有功出力波动平抑控制的改造、升级，随着电力系统的系统结构的改变和风电的持续并网，电力系统势必将面临电网频率稳定性的巨大风险。国外的相关机构已经颁布了相关规范和要求，这使得风力发电机组有功出力波动平抑成为当今的热点问题。

目前，现有有功功率波动平抑的技术方法，由于受到常控制参数的影响，风机不能充分利用转子中存储的旋转动能，从而限制风机的有功出力波动平抑能力；此外，在低风机转子转速场景下，过量的能量释放容易引起风机转速失稳现象，进而造成严重的二次频率跌落；加大系统频率的波动，严重时会致使风机解列以及触发低频减载装置启动，因此，如何有效地利用风机的旋转动能来平抑有功出力波动是今后亟需解决的一项技术。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提出了一种基于风力发电机运行工况的有功出力波动平抑方法。本发明当基于锁相环计算的电网频率偏移超出死区时，启动风电机组的功率波动平抑控制；当计算的系统频率偏差大于零时，即在高频率偏差，通过将能量储存到风机中来实现功率平抑，使用的控制参数与风机转速的成反比例关系，实现在低转速时储存更多的能量，在高转速时适量的储存能量，进而减少桨距角控制器启动次数和时间；当计算的系统频率偏差小于零时，即在低频偏差时通过释放能量到电网中来实现功率平滑，使用的控制参数与风机转速成正比例关系，实现在高转速时释放更多的能量，在低转速时释放合适的能力，从而避免风机转速失稳问题发生。

本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

一种基于风力发电机运行工况的有功出力波动平抑方法，包括以下步骤：

S1：根据公共耦合点的电压计算系统电网瞬时频率，当电网频率变化并超出设定的死区范围时，启动主动有功功率波动平抑控制；

S2：根据计算的电网频率，计算系统频率偏差Δf，并且判断系统频率偏差Δf的正负；

S3：根据采集风机的转子转速，分别计算高频偏差用控制参数AG_OF(ω_r)和低频偏差用控制参数AG_UF(ω_r)；

公式(1)中，AG_OF(ω_r)为高频偏差用控制参数，C为功率波动平抑因子，其用于调整功率平抑效果，ω_r，ω_max和ω_min分别为风机转子转速，最大转子转速和最小转子转速；