[发明专利]一种多风场最优调频方法及系统

说明书

本发明公开了一种多风场最优调频方法及系统，包括：每隔设定时间收集节点负荷功率以及风场的平均风速；考虑风机与同步机的预测模型，网络潮流模型以及稳定运行约束，构建预测模型；在不同的扰动幅度下对所述预测模型进行求解，得到风场最优的风功率参考曲线；对所述风功率参考曲线进行分段拟合，将拟合的功率参考曲线分配给风场控制器，以使风场控制器在检测到扰动后在线追踪功率参考曲线。本发明基于模型的频率支撑策略能够对多风场进行协同，从而在最恰当的时机提供最优的增发功率，因此能够有效的平衡两个频率低点并提高最低频率。

技术领域

本发明涉及多风场调频技术领域，尤其涉及一种多风场最优调频方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

系统频率应当时刻维持在安全的区间以保证电力系统的稳定运行。如果系统频率在扰动之后低于预先设定的门槛值，低频减载机制将会启动以缓解频率跌落。因此，系统频率最低点在频率稳定中扮演重要作用。

在传统电网中，可以通过同步机惯性控制、一次及二次频率控制实现系统调频。但是随着风机渗透率的增加，越来越多的同步机被风机所取代。相比于同步机，风机通过电力电子变换器与电网相连，使得风机转速与系统频率解耦。因此，风机不能像同步机一样自发的释放存储的转子动能。此外，风机为了捕获最多的风能一般运行在最大功率跟踪模式(maximum power point tracking，MPPT)，因此，从控制策略的角度讲风机也不能响应系统频率跌落。在这种情况下，高渗透率的风机会威胁系统的频率稳定，因此风机参与系统频率调节。

相关文献基于对系统频率支撑机制的分析，提出了一些有效的调频策略。比如，基于同步机的频率响应机制，一些文献提出在原有风机控制框架上增加额外的频率支撑控制环，比如频率变化率以及下垂控制环。通过增加这些控制环，使得风机在检测到频率事件后能够像同步机一样响应。因此相关的控制策略被称为虚拟同步控制。然而固定增益的虚拟同步控制不能在任何风况下避免风机过减速。因此，一些文献在虚拟同步控制中采用变参数以提高控制效果和风机稳定性。另外一种频率支撑策略——阶跃式惯性控制策略通过在检测到扰动瞬间增发功率以缓解扰动的影响。比如现有技术提出风机转速控制策略配合阶跃式惯性控制策略以缓解频率的二次跌落。这些基于频率支撑机制分析的控制策略能够对系统频率稳定发挥一定的作用。

然而，这些基于频率支撑机制分析的控制策略存在一些固有的缺陷。首先，风机的支撑功率以及支撑时间都是来源于定性分析。比如，虚拟同步控制策略认为风机应当在频率初始跌落阶段(频率变化率环作用)以及频率最低点阶段(下垂控制环作用)发挥作用。而阶跃式惯性支撑策略认为风机应当从频率扰动的初始时刻到频率支撑的结束时刻都提供恒定的支撑功率。然而，仅仅通过定性分析一般难以得到最优的支撑功率以及支撑区间。因此，在这一点上，基于定性分析的频率支撑策略是值得质疑的。第二，在基于定性分析的频率支撑策略中缺少对不同风况风场的协同，从而使得很难得到最优的控制参数，比如虚拟同步控制中的增益以及阶跃式惯性控制中的功率增量。较大的增益系数或者功率增量能够提高第一个频率低点，但是却会导致风机转子过减速进而导致严重的二次频率跌落；较小的增益或者功率增量能够防止转子过减速但是却对第一个频率低点的贡献较小。因此，多风场之间需要有机的协同配合才能够实现最优的频率控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种多风场最优调频方法及系统，设计凸预测模型，预测模型随着滚动的时间区间而离线求解，以得到在不同扰动幅度下的风场出力参考曲线；然后风场控制器可以在检测到相应的扰动后在线追踪功率参考曲线，从而避免了极为耗时的信息在线收集以及模型在线求解。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种多风场最优调频方法，包括：

每隔设定时间收集节点负荷功率以及风场的平均风速；

考虑风机与同步机的预测模型，网络潮流模型以及稳定运行约束，构建预测模型；