[发明专利]一种基于模糊控制减载率的风储融合一次调频控制方法

权利要求书

1.一种基于模糊控制减载率的风储融合一次调频控制方法，其特征在于，

风电机组在多风速段通过超速减载和变桨距减载组合调频，并在非调频时段对电网和储能装置输送电量，储能装置在变桨距减载阶段进行辅助调频，包括以下步骤：

Step1 构建风储融合一次调频系统，包括由双馈风机组成的风电机组和由超级电容组成的储能单元；双馈风机的调频包括超速减载控制和变桨控制，超级电容储能单元的调频包括下垂控制；

Step2 根据双馈风机和超级电容的出力特征，针对风速的不同采用对应的一次调频控制方法；

当电网处于频率稳定状态下，双馈风机通过提前预留的减载率在超速减载模式下的次功率最大点运行；当电网处于频率波动状态下，双馈风机根据提前预留的减载率进行频率调整，当预留减载功率消耗完，继续检测频率偏差，并通过变桨控制和超级电容储能单元互补控制；

Step3 基于超级电容SOC状态，考虑电网频率偏差以及双馈风机出力状况确定充放电系数和自恢复系数进行备用调频和容量补充；

所述Step1中，双馈风机在捕获外界风速并运行于最大功率点模式下的机械功率为：

；

式中，为空气密度，R为风轮半径， 为风速， 为风能利用系数，为叶尖速比，为桨距角，为双馈风机转速，为中间系数；

超级电容当前SOC计算表达式为：

 ；

式中，为当前电池剩余电量，为当前电荷量， 为电池额定电量， 为电池初始电压， 为电池最高电压， 为电池最小电压， 为电池电流，C为超级电容器电容，t为储能工作时间；

所述Step2中，依据不同风速段双馈风机出力情况不同，设置了对应高、中、低三种不同风速段下风机的预留减载率，考虑调频效果和经济特性的情况下进行次功率点运行。

2.根据权利要求1所述的基于模糊控制减载率的风储融合一次调频控制方法，其特征在于，所述双馈风机出力包括预留减载率之后的超速减载输出和变桨距输出，其中在预留减载率之后，双馈风机超速减载后运行在次功率最大点的输出为：

 ；

式中，为预留减载率；为在减载后双馈风机输出的超速减载功率；

其中，具体为运行在最优叶尖速比和桨距角下的次功率最大点输出：

 ；

式中，为风机最佳风能利用系数；

双馈风机变桨输出功率为：

 ；

式中，为双馈风机最大转速限值。

3.根据权利要求1或2所述的基于模糊控制减载率的风储融合一次调频控制方法，其特征在于，所述预留减载率根据风速和调频安全裕度在模糊控制算法下得出，其中，调频安全度根据风机当前出力占比和电网历史日均频率偏差进行设置；

当风速和电网历史日均频率偏差确定时，不同下风速段下调频安全裕度大小可通过如下调频安全裕度函数表示：

 ；

式中，与分别为归一化后的风机可发电功率和电网历史日均频率偏差，越大，风机出力越多，可减载功率越多；越大，频率波动越大，电网稳定性越低，所需减载功率越多；、为函数权重因子。

4.根据权利要求2所述的基于模糊控制减载率的风储融合一次调频控制方法，其特征在于，根据不同风速段双馈风机调频能力不同，定义以下风速区间：

低风速区：在此工况下，双馈风机在位于低风速阶段，在切入风速下进入最大功率点运行，风机转速较低，处于风机功率快速上述阶段，当风机仅依靠在减载率且不超过转速限值条件下可以完成超速减载时的风速定义为，计算公式如下：

 ；

为预留减载率下的双馈风机输出的超速减载功率，为风机额定功率；

中风速区：在此工况下，双馈风机运行于中风速区间，由于风机输出功率的增加，风机减载率相应提高，若双馈风机在一定调频需求下超速减载运行使转子转速达到最大转速限值，此时在超速减载不能满足调频需求的情况下可以结合变桨距角增加调频功率来满足剩下的变桨减载率，其中，为双馈风机转速达到1.2pu时所对应的风速；

高风速区：在此工况下，双馈风机运行于高风速区间，转子转速已经达到最大转速限值，此时只能通过变桨距控制来实现减载。