[发明专利]一种基于等可调容量比例的风电场调频控制策略

说明书

本发明一种基于等可调容量比例的风电场调频控制策略，基于风电机组减载备用控制，在单机调频控制策略研究基础上，提出基于风电场站等可调容量比例的模式调频控制策略；当系统频率变化超过调频控制死区时，风电场调频控制系统，根据频率并网点频率实际值与目标值之间的偏差风电场站功率调整量，并按照有功功率分配方式，给予风电场中，每台机组不同的功率增发指令，以支撑电网频率恢复，有效地减少了风电场减载预留功率参与系统调频时，因机组调频资源不能充分利用所带来的弃风、弃电等问题。

技术领域

本发明涉及风电场并网调频技术领域，特别是涉及一种基于等可调容量比例的风电场调频控制策略。

背景技术

风力发电成为电源增长主力，但风力发电等新能源所呈现弱惯性或零惯性，普遍不参与电网调频，随着其渗透率的不断提高，将逐渐恶化电力系统的频率特性，对电网安全稳定运行带来威胁。现有技术中风电的高渗透率对电力系统稳定运行越来越为明显，同时，风电机组在控制灵活度、响应速度等方面都优于常规火电机组；因此，风电参与电网调频以确保电力系统安全稳定运行，已成为风电行业可持续发展的重要课题。目前，对于风电机组参与系统调频的控制策略方面研究，局限于单机调频策略；在实际风电场站中，风电机组参与系统调频的过程中，并未考虑到实际风电场中各台机组运行工况不同，以及出力限制不同等问题，在采用传统调频策略的风电场中，部分风力发电机组参与系统调频的有功出力已到达上、下限，而其余风力发电机组的有功出力，却仍然可以上、下调节的现象时有发生，不仅造成了弃风、弃电等损耗，同时也造成风力机组提供的调频资源也未能充分利用等问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，构思了一种基于等可调容量比例的风电场调频控制策略，提供一种科学合理、适用性好，不仅能够控制风电场根据并网准则要求参与电网频率调节，并且考虑各个机组运行工况的各异性，充分利用各个机组调频容量的调频策略，解决了风电场内各个机组调频参数整定困难，机组调频资源不能充分利用等问题，提高了系统频率稳定性。

实现本发明的技术方案是：一种基于等可调容量比例的风电场调频控制策略，其特征是，它包括以下步骤：

1)双馈风机场站建模：

双馈风电机组并入电网结构由风力机、双馈感应电机、四象限变流器及线路负荷参数构成；C_dc为双馈感应发电机逆变器直流侧电容；L_cg为网侧变流器滤波电感；L_c为机组线路电感；L_g为电网侧线路电感；U_t、U_g分别并网点电压、电网电压；

①风力机是双馈感应电机的原动机，当风速为V_w时，风力机捕获风功率P_m如下所示：

式中：ρ为空气密度；R为风力机叶片半径；Cp为风能利用系数，与叶尖速比λ和桨距角β有关；

②建立双馈感应电机数学模型，规定定子电压，电流方向为发电机惯例；转子电压、电流方向为电动机惯例，以定子合成磁场矢量方向为d轴，建立dq两相同步旋转坐标系：ψ_sd＝0,ψ_sq＝-ψ_s。U_sd＝U_s,U_sq＝0；该数学模型包含4个电压方程，即4阶数学模型；4个磁链方程，即4个代数方程；1个转子运动方程，即1阶数学模型，共计9个方程，为5阶数学模型；

dq坐标系下双馈感应电机定、转子电压方程为：

定、转子磁链方程：