[发明专利]风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法

权利要求书

1.一种风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立风电机组的系统模型，系统模型具体包括风力机模型、两质块轴系模型、双馈感应发电机模型、变桨及转速控制器模型、变流器模型、机侧变流控制器模型和网侧变流控制器模型七个部分，其中变桨及转速控制器模型包含频率支撑控制模块；

步骤2、在完整保留机械动态相关部分的条件下，对风电机组的系统模型进行简化，获得风电机组机械简化模型；

步骤3、获取风电机组机械简化模型的关键参数；

步骤4、建立去除风电的电力系统的通用频率响应模型，所述通用频率响应模型是一个传递函数，记为G_SFR(s)，表示电力系统功率缺额与系统频率变化之间的关系，通过功率扰动和系统频率变化过程来辨识；

步骤5、连接风电机组机械简化模型和电力系统的通用频率响应模型，得到风电参与电网频率支撑的快速仿真模型。

2.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2中，对风电机组的系统模型进行简化，包括：

将两质块轴系模型简化为单质块轴系模型；

保留双馈感应发电机模型中的转子运动方程而忽略所有电气方程；

使用一个有功功率计算系数K_AP替代变流器、机侧变流控制器模型和网侧变流控制器模型的作用；并且

风力机模型、变桨及转速控制器模型保持原模型，不进行简化。

3.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2中，最终得到的风电机组简化模型为：以风速和电力系统频率为输入量，以风电机组有功功率为输出量。

4.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：在所述步骤3中，获取风电机组机械简化模型的关键参数，包括：求取替代变流器、机侧变流控制器模型和网侧变流控制器模型作用的有功功率计算系数K_AP，是根据风电机组机械简化模型的有功功率数值与系统模型的有功功率数值一致来辨识的。

5.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：在所述步骤4中，建立的电力系统通用频率响应模型，不包括风电本身的频率支撑控制，是在屏蔽或退出电力系统中所有风电的频率支撑控制之后，通过系统的功率缺额和频率变化之间的关系辨识得到的。

6.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：在所述步骤5中，连接单台风电机组简化模型与电力系统通用频率响应模型的具体方法为：

设置电力系统通用频率响应模型G_SFR(s)的输出为频率变化量Δf，Δf和电力系统的稳态频率f₀相加得到系统频率f，f被输入到风电机组的简化模型中；

以风电机组机械简化模型输出的有功功率P_e减去其稳态值P₀，得到风电机组有功功率支撑量ΔP_DFIG；ΔP_DFIG与电力系统功率缺额ΔP_d之和作为G_SFR(s)的输入量。

7.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：在所述步骤5中，连接含N台风电机组的风电场与电力系统通用频率响应模型的具体方法为：

忽略电场内部的集电网络，然后将根据G_SFR(s)输出量Δf计算出的系统频率f作为N个风电机组简化模型的共同输入量；N个风电机组简化模型的输入风速单独设定；

以N个风电机组简化模型的总输出功率(P_e1+P_e2+…+P_eN)与风电场总有功功率的稳态值P_Σ0相减，得到风电场有功功率的支撑量ΔP_WF；ΔP_WF与电力系统功率缺额ΔP_d之和作为G_SFR(s)的输入量。

8.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：在所述步骤5中，连接风电机组简化模型和电力系统通用频率响应模型时所需的风电机组简化模型有功功率稳态值P₀或风电场总有功功率稳态值P_Σ0，均是在电力系统额定频率和设定风速下通过仿真得到的。