[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

说明书

本发明涉及一种基于模糊控制减载率的风储融合一次调频控制方法，涉及风储调频技术领域。本发明结合当前风速和调频安全裕度作为模糊控制器的输入，得到不同风机、电网运行状态下的可变减载率；将预置的减载率结合风机减载控制准则对风机进行超速减载和变桨距减载功率分配；最后，基于超级电容SOC状态，考虑电网频率偏差以及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。本发明旨在考虑外界风速、风机运行状态以及电网频率偏差影响下，在保证电网运行稳定前提下，结合超级电容快速响应特性充分发挥风机参与系统的调频能力，进而充分发挥风机以及超级电容调频容量，为风储融合参与电网一次调频提供参考。

技术领域

本发明涉及一种基于模糊控制减载率的风储融合一次调频控制方法，属于风储调频技术领域。

背景技术

随着“双碳”政策的提出，新能源装机容量在世界装机占比中迅猛提高，然而随着大量风电装机容量大规模并入电网，对电网电能质量甚至电网安全稳定运行的要求提出了挑战。此外，风电并入电网的同时为发电出力以及环保减排做出了贡献，但是并网后由于风电机组较传统发电机组的惯性支撑能力弱，并在发电过程中伴随着一定的随机性和波动性，所以解决大规模风机并网后出现的频率不稳定现象成为热点问题。

随着政策的落实，风电场投运已初具规模，风机由于转子动能具有一定的超速减载支撑能力，目前主流的风机调频控制方式主要分为转子动能控制和风机减载控制调频；其中转子动能控制主要分为惯性控制和下垂控制，优点是使风机可以保持最大功率点运行，不会浪费风机功率，缺点是惯性系数和下垂系数整定困难，系数过大容易导致风机转速越限，系数过小则不能充分发挥风机调频能力；风机减载控制主要分为超速减载和变桨距减载，通过使风机提前超速运行于最大功率点前面或提前改变桨距角来预留一定的功率调整裕度，优点是较转自动能控制频率支撑响应时间较长，不容易出现频率二次跌落问题，缺点是需要准确预留减载率和超速与变桨距的切换点。考虑到风电出力的随机性和波动性，提出了运用储能技术来辅助风机调频，而储能元件分为功率型和能量型，典型代表为铅酸电池和飞轮储能。通常，功率型元件功率密度大，响应时间迅速，可支持高频率充放电，但容量较低；能量型元件能量密度高，容量较高，但时间响应较慢，充放电切换次数较低，适于低频长时充放电；为充分发挥风电机组的调频能力，综合评价后选用超级电容适当辅助风电机组调频，在以系统频率稳定的前提下结合风机减载控制，进而充分利用风机和超级电容调频容量，提高调频响应速度和调频可靠性。

发明内容

发明目的：针对背景介绍中所提当前技术存在的不足，本发明提供一种基于模糊控制减载率的风储融合一次调频控制方法，提高了风机在不同运行状况下结合储能辅助参与系统调频的能力。

本发明采用如下技术方案：

一种基于模糊控制减载率的风储融合一次调频控制方法，其中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。

进一步的，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：