[发明专利]风电机组一次调频控制方法

说明书

本发明提供了一种风电机组一次调频控制方法，通过变桨系统改变桨距角从而调节功率的变化来减轻机组变流器的出力，从而保护力机组变流器设备。本发明通过桨距角控制来改变风电机组出力的原理是通过桨距角的变化来实现风能利用率的变化，从而实现风电机组有功出力的变化。当系统频率上升时，通过增加桨距角减少机组有功出力，从而响应系统频率的变化；当系统频率下降时，通过减小桨距角增加机组有功出力，从而响应系统频率的变化。因为要参与系统的调频，通常风电场都会通过适当的增加桨距角来实现机组减载。

技术领域

本发明涉及风电领域，特别涉及一种风电机组一次调频控制方法。

背景技术

一次调频，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。

电网为一个巨大的惯性系统，根据转子运动方程，当电网有功功率缺额时，发电机转子加速，电网频率升高，反之电网频率降低。因此，一次调频功能是动态的保证电网有功功率平衡的手段之一。当电网频率升高时，一次调频功能要求机组降低并网有功功率，反之，机组提高并网有功功率。主要参数电网一次调频的有火电机组、水电机组，部分风电、光伏、储能也具备电网一次调频能力。

一次调频是电网重要的频率调整手段，火力发电机组的一次调频动态特性作为网厂协调的一项重要内容，显著影响着系统的安全稳定运行。近年来，随着特高压电网的加快建设和清洁能源的大量接入，电网对火电机组一次调频性能的要求不断提高。一方面，特高压电网的加快建设和新能源装机容量的持续增长，为确保电网在大规模间歇式能源接入后的安全稳定运行，对充当调峰调频主力的燃煤机组的调频性能提出了更高的要求；另一方面，煤电节能减排升级改造又对电源侧机组提出了更严格的环保排放和节能指标，这在客观上对火电机组的调频性能造成了一定的负面影响。未来大规模新能源并网(主要是风电)以及特高压直流的投运，例如华北电网多条特高压直流会相继投运，使电网可能遭受的功率冲击大规模升级，频率安全风险加剧。因此，进行合理有效的一次调频控制是十分关键和必要的。

一次调频控制一般作为负荷控制的叠加回路，根据网频和额定频率的偏差进行控制运算，给出一次调频补偿负荷量，来完成频率调整的目的。其中，一次调频负荷调整量的运算回路是整个一次调频控制系统的核心，由于机组在不同负荷段的特性差异较大，一次调频负荷调整系统应该是一个时变系统，来适应不同负荷段的不同幅度频差的变化。

火力发电机组一次调频控制回路共分为两大部分，一部分是协调控制系统(英文全称为:Coordination control system，简称为:ccs)中的负荷闭环调节控制回路；另一部分是数字电液控制系统(英文全称为:Digital electric hydraulic control system，简称为:deh)中的调频前馈分量。作为并网后负荷控制的叠加回路，其输出的修正调频负荷作为负荷设定值的一部分，以实现调频控制目的。其中，调频控制回路根据频率(转速)定值与实际网频(转速)的差值进行比例控制运算得到调频负荷，经过负荷回路的pid控制运算后，输出执行机构指令。根据机组运行负荷不同，调频能力和阀门]流量特性会随动变化，调频(频差负荷)特性曲线应该为机组负荷的随动函数，而在实际应用中，一般由预先设计或试验获得，该分段线性函数不会在线修正。

总之：调频控制的目的是实现电网的频率稳定以及系统安全，但由于控制回路中的调频(频差负荷)特性曲线对于全程负荷段为一固定曲线，该特性曲线是否最优并不知晓，只是根据常规设计和试验得到。但机组的实际运行同设计有较大差异，包括压力控制品质、阀门流量特性曲线修正情况优劣等。因此，现有的调频回路虽然使机组具备了基本的一次调频功能,但并不能确保全负荷段尤其是小频差和阀门流量线性差的负荷段的一次调频性能。

质量是电力系统运行的重要指标之一，发电机组的一次调频性能对维持电网频率稳定至关重要。但一次调频目前仍存在问题。

1、对机组一次调频功能的理解不够。