[发明专利]一种风机转速恢复控制方法、系统及海上风电场在审
申请号: | 202111041033.7 | 申请日: | 2021-09-07 |
公开(公告)号: | CN113904360A | 公开(公告)日: | 2022-01-07 |
发明(设计)人: | 姚伟;姚雅涵;熊永新;文劲宇 | 申请(专利权)人: | 华中科技大学 |
主分类号: | H02J3/38 | 分类号: | H02J3/38;H02J3/46;H02J3/36;F03D7/00 |
代理公司: | 华中科技大学专利中心 42201 | 代理人: | 夏倩 |
地址: | 430074 湖北*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 风机 转速 恢复 控制 方法 系统 海上 电场 | ||
本发明公开了一种风机转速恢复控制方法、系统及海上风电场,海上风电场的风机在向陆上系统提供频率支持后,当满足输入机械功率与输出电磁功率相等时,进入转速恢复阶段,风机获取此时转子的附加功率Ps1,i(t1),将输入机械功率与输出电磁功率相等的t1时刻作为转速恢复阶段的预设加速曲线ΔPs2,i(t)的初始时刻,将Ps1,i(t1)作为转速恢复阶段的预设加速曲线ΔPs2,i(t)的初值,并使预设加速曲线在t1~t1+Δt的时间段内由Ps1,i(t1)恢复至0;对风机的电磁转矩进行控制,使其在所述时间段内满足附加功率控制条件,从而在预设转速恢复时间内结束转速恢复阶段。本发明能够保证风机提供频率支撑的时间,使其实现频率支撑阶段到转速恢复阶段的平滑切换,缓解陆上交流系统产生的二次频率跌落问题。
技术领域
本发明属于电力系统控制领域,更具体地,涉及一种风机转速恢复控制方法、系统及海上风电场。
背景技术
近年来,海上风电因具有稳定性强、能源丰富、不占用陆地面积、以及噪声污染小等优势受到了全球广泛关注。当海上风电的离岸距离较远时,多端柔性直流输电系统是可有效地解决大规模远海风电并网消纳的手段。采用柔性直流输电方式并网时,由于变速风力发电机组与陆上交流系统频率解耦,海上风电场无法对于陆上系统发生的频率偏移做出直接响应,相当于减小了电力系统惯性,将削弱电力系统的频率调节能力。因此,海上风电场参与电力系统的频率调节十分必要。
海上风电场参与电力系统频率调节的主要方式是通过采用减载控制和转子转速控制。减载控制分为超速减载控制以及桨距角减载控制。采用减载策略为风电场储备了备用能量,但其在风机正常运行过程中减小了其经济性,且变桨距的控制策略易造成机械磨损。采用转子转速控制主要问题在于——海上风电场的风机在释放转子动能提供频率支持后,在转子转速恢复阶段由于易导致系统频率二次跌落。如图1所示,采用转速控制时,风机正常工作状态下工作在输入机械功率Pm与最大功率点跟踪曲线(maximum power pointtracking,MPPT)的交点A处。当风机参与频率支撑后,将通过减小转子转速,释放转子动能,增大输出电磁功率Pe,此时风机工作点先上升,后因陆上系统频率情况好转,下降到B点,此时若采用现有方法进行转速恢复,在B点处会出现功率的阶跃下降,然后风机工作点随转速回升而出力上升,直到工作点回到最大功率点跟踪曲线MPPT,由C点沿最大功率点跟踪曲线回到频率事件前的原工作点。由于采用现存方法在B点产生的功率缺额,将导致陆上系统的频率再次跌落,即二次频率跌落。当此时的功率缺额过大时,二次频率跌落甚至可能比一次频率跌落更为严重。
现有的风机转速恢复控制策略包括:1、连续恢复方法。在风机工作过程中始终使用PI(Proportional Integral,比例积分)控制,风机提供频率支撑后,由于PI控制,风机将自动回到与原工作状态近似的工作点。2、阶跃恢复方法。在风机结束频率支持时,将风机附加功率直接归0,风机沿MPPT曲线回到原工作点。
然而,现存控制策略中,连续恢复控制策略由于积分环节存在,无法使风机回到原工作运行点。而阶跃恢复的方法可能造成二次频率跌落比一次更严重,从而影响陆上交流系统的稳定性。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种风机转速恢复控制方法、系统及海上风电场,由此解决现有的风机转速恢复控制策略不能很好地缓解陆上交流系统产生的二次频率跌落的技术问题。
为实现上述目的,按照本发明的第一方面,提供了一种风机转速恢复控制方法,包括:
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