與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法，包括判斷電網頻率與電網額定頻率之差的絕對值是否大于閾值；如果絕對值大于閾值，測量風電機組中的各個風機的當前風速；根據(jù)當前風速是否大于額定風速，將風機劃分為不同的運行模式，為不同模式下的風機建立不同的調頻數(shù)學模型，根據(jù)模型計算相應運行模式下的風機調頻出力；計算電網頻率與電網額定頻率的偏差絕對值，根據(jù)偏差絕對值來判定電網所處的調控區(qū)域；根據(jù)電網所處的調控區(qū)域，為同步發(fā)電機組選擇不同的調頻出力；風電機組和同步發(fā)電機組按照各自的調頻出力對電網進行調頻。本發(fā)明專利技術方法能協(xié)調風電機組與同步發(fā)電機組之間的調頻出力，改善包含風機的電網調頻效果。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法
本專利技術涉及電網調頻
，尤其涉及一種與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法。
技術介紹
隨著全球經濟發(fā)展對電力需求的快速增長和可持續(xù)發(fā)展的要求，風力發(fā)電技術順勢而生。風能作為一種可再生能源且綠色環(huán)保，利用風能發(fā)電有利于全球經濟可持續(xù)發(fā)展。我國國土面積遼闊，風能資源豐富。在全球大力開發(fā)風力發(fā)電技術的大流下，我國的風電發(fā)電也迅速發(fā)展。我國局部地區(qū)電網的風電滲透率已經超過了20％。隨著風電技術的日趨成熟，風電成本越來越低，我國并網大容量風電機組得到迅速發(fā)展，可以與傳統(tǒng)的同步發(fā)電機組一起并網使用。然而，風電固有的隨機性、間歇性和波動性的特點使得大容量風電場對電網的動態(tài)穩(wěn)定、調頻調壓等方面都產生了顯著的不利影響。例如，在DFIG(Double-FedInductionGenerator，雙饋式感應發(fā)電機)中，DFIG的控制系統(tǒng)使其轉速與電網頻率解耦，導致轉子旋轉動能中的“隱含慣量”對接入電網的慣量幾乎沒有貢獻，因而在一定程度上影響甚至惡化了電網的頻率調節(jié)效應。當電網中的風電滲透率不斷增大時，這些影響也會越來越明顯，以至威脅到整個電網的安全運行。對于風機小規(guī)模并網的頻率調節(jié)，傳統(tǒng)的做法是忽略風機的一次調頻問題，同步發(fā)電機組負責進行調頻。然而，當風機大規(guī)模并網，例如風電的裝機比例達到20％及以上時，僅僅靠同步發(fā)電機組調頻，往往調節(jié)速度慢，調頻效果差，同步發(fā)電機組承擔全部的調頻壓力。因此，風電的一次調頻問題就不能再像傳統(tǒng)的做法一樣被忽略，而是應當主動參與電網的頻率調節(jié)。然而，現(xiàn)有的風機參與調頻方案仍處于理論階段，并沒有實際可應用的風機參與調頻方案。另外，當可調頻的風電機組作為一種新的調頻電源并入電網時，傳統(tǒng)調頻機組需要感知電網中風電機組的存在，并將一部分調頻責任交給風電機組承擔。而對如何實現(xiàn)并網的風電機組與同步發(fā)電機組一起協(xié)調配合調頻以促進系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定缺乏相應的研究，更沒有具體的協(xié)調配合調控策略和方法。
技術實現(xiàn)思路
為克服現(xiàn)有技術中存在的問題，本專利技術提供一種與同步發(fā)電機相協(xié)調的風電機組一次調頻方法，利用本專利技術方法，風電機組能切實參與電網調頻，并且本專利技術方法通過在不同的風速段對風電機組的調頻參數(shù)進行整定，協(xié)調風電機組與同步發(fā)電機組之間的調頻出力，本專利技術通過實現(xiàn)風電機組主動參與調頻，大大降低了同步發(fā)電機組的調頻壓力，而且還通過有效協(xié)調風電機組和同步發(fā)電機組配合調頻，大大提高調頻速度，改善調頻效果。根據(jù)本專利技術實施例的第一方面，提供了一種與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法，包括：步驟1，判斷電網頻率與電網額定頻率之差的絕對值是否大于閾值；步驟2，如果電網頻率與電網額定頻率之差的絕對值大于閾值，測量風電機組中的各個風機的當前風速；步驟3，根據(jù)風機的當前風速是否大于額定風速，將風機劃分為不同的運行模式，為不同模式下的風機建立不同的調頻數(shù)學模型，根據(jù)調頻數(shù)學模型計算相應運行模式下的風機的調頻出力；步驟4，計算電網頻率與電網額定頻率之間的偏差絕對值，根據(jù)所述偏差絕對值來判定電網所處的調控區(qū)域；步驟5，根據(jù)電網所處的調控區(qū)域，為同步發(fā)電機組選擇不同的調頻出力；步驟6，風電機組按照步驟3確定的調頻出力和同步發(fā)電機組按照步驟5確定的調頻出力，共同對電網進行調頻。根據(jù)本專利技術的一個實施例，步驟3可以包括：步驟301，建立第一數(shù)學模型，當風機的當前風速小于額定風速時，將風機劃分為最大功率追蹤模式，通過調整風機的功率來進行調頻，定義風機的調頻系數(shù)Rω為，其中，Δf0為電網頻率與電網額定頻率之間的偏差絕對值的臨界值，取Δf0＝0.2Hz，P0為風機減載20％運行時的功率儲備量，當風機參與調頻時，風機響應系統(tǒng)頻率變化的調頻出力為其中，Δf為電網頻率與電網額定頻率之間的偏差；步驟302，建立第二數(shù)學模型，當風機的當前風速大于額定風速時，將風機劃分為功率恒定模式，通過調整風機的槳距角來進行調頻，定義風機的調頻系數(shù)Rβ為式中，取Δf0＝0.2Hz，β0為在功率恒定模式的風電機組減載20％運行時預留的槳距角，當風電機組參與調頻時，風機響應系統(tǒng)頻率變化的調頻出力為槳距角的動作幅度根據(jù)本專利技術的一個實施例，第一數(shù)學模型中的調頻系數(shù)Rω和第二數(shù)學模型中的調頻系數(shù)Rβ根據(jù)風機的當前風速實時動態(tài)地調整，使得風機的調頻出力根據(jù)當前風速實時動態(tài)地調整。根據(jù)本專利技術的一個實施例，步驟4可以包括：計算電網頻率與電網額定頻率之間的偏差絕對值大小，如果電網頻率與電網額定頻率之間的偏差絕對值小于0.2Hz，則電網處于正常調控區(qū)域，如果電網頻率與電網額定頻率之間的偏差絕對值大于等于0.2Hz，則電網處于緊急調控區(qū)域。根據(jù)本專利技術的一個實施例，步驟5可以包括：當電網處于正常調控區(qū)域時，減少同步發(fā)電機的調頻出力；當電網處于緊急調控區(qū)域時，增加同步發(fā)電機的調頻出力。根據(jù)本專利技術的一個實施例，步驟5可以包括：通過增大同步發(fā)電機的調頻系數(shù)來減少同步發(fā)電機的調頻出力，通過減小同步發(fā)電機的調頻系數(shù)來增加同步發(fā)電機的調頻出力，其中，同步發(fā)電機的調頻系數(shù)為電網頻率與電網額定頻率之間的偏差與同步發(fā)電機的調頻出力之比。根據(jù)本專利技術的一個實施例，同步發(fā)電機的調頻系數(shù)可以為0.03-0.05。綜上所述，本專利技術實施例提供了一種與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法，包括：步驟1，判斷電網的頻率是否有變化；步驟2，如果電網的頻率有變化，測量風電機組中的各個風機的當前風速；步驟3，根據(jù)風機的當前風速是否大于額定風速，將風機劃分為不同的運行模式，為不同模式下的風機建立不同的調頻數(shù)學模型，根據(jù)調頻數(shù)學模型計算相應運行模式下的風機的調頻出力；步驟4，計算電網頻率與電網額定頻率之間的偏差絕對值，根據(jù)所述偏差絕對值來判定電網所處的調控區(qū)域；步驟5，根據(jù)電網所處的調控區(qū)域，為同步發(fā)電機組選擇不同的調頻出力；步驟6，風電機組按照步驟3確定的調頻出力和同步發(fā)電機組按照步驟5確定的調頻出力，共同對電網進行調頻。由此可見，本專利技術的同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法通過在不同的風速段對風電機組的調頻參數(shù)進行整定，協(xié)調風電機組與同步發(fā)電機組之間的調頻出力，可以改善包含可調頻風機的電網調頻效果。應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本專利技術。附圖說明此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本專利技術的實施例，并與說明書一起用于解釋本專利技術的原理。為了更清楚地說明本專利技術實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是根據(jù)本專利技術的一個實施例的與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法的流程示意圖；圖2是本專利技術實施例提供的最大功率追蹤區(qū)控制器示意圖；圖3是本專利技術實施例提供的功率恒定區(qū)控制器示意圖；圖4是本專利技術實施例提供的風電機組與同步發(fā)電機協(xié)調一次調頻控制結構圖；圖5是根據(jù)本專利技術的一個示范性實施例的與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法的流程示意圖；圖6是本專利技術實施例提供的仿真系統(tǒng)示意圖；圖7是本專利技術實施例提供的最大功率追蹤區(qū)頻率變化小于0.2Hz時的仿真分析示意圖；圖8是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法，其特征在于，包括：步驟1，判斷電網頻率與電網額定頻率之差的絕對值是否大于閾值；步驟2，如果電網頻率與電網額定頻率之差的絕對值大于所述閾值，測量風電機組中的各個風機的當前風速；步驟3，根據(jù)風機的當前風速是否大于額定風速，將風機劃分為不同的運行模式，為不同模式下的風機建立不同的調頻數(shù)學模型，根據(jù)調頻數(shù)學模型計算相應運行模式下的風機的調頻出力；步驟4，計算電網頻率與電網額定頻率之間的偏差絕對值，根據(jù)所述偏差絕對值來判定電網所處的調控區(qū)域；步驟5，根據(jù)電網所處的調控區(qū)域，為同步發(fā)電機組選擇不同的調頻出力；步驟6，風電機組按照步驟3確定的調頻出力和同步發(fā)電機組按照步驟5確定的調頻出力，共同對電網進行調頻。

【技術特征摘要】
1.一種與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法，其特征在于，包括：步驟1，判斷電網頻率與電網額定頻率之差的絕對值是否大于閾值；步驟2，如果電網頻率與電網額定頻率之差的絕對值大于所述閾值，測量風電機組中的各個風機的當前風速；步驟3，根據(jù)風機的當前風速是否大于額定風速，將風機劃分為不同的運行模式，為不同模式下的風機建立不同的調頻數(shù)學模型，根據(jù)調頻數(shù)學模型計算相應運行模式下的風機的調頻出力；步驟4，計算電網頻率與電網額定頻率之間的偏差絕對值，根據(jù)所述偏差絕對值來判定電網所處的調控區(qū)域；步驟5，根據(jù)電網所處的調控區(qū)域，為同步發(fā)電機組選擇不同的調頻出力；步驟6，風電機組按照步驟3確定的調頻出力和同步發(fā)電機組按照步驟5確定的調頻出力，共同對電網進行調頻。2.根據(jù)權利要求1所述的與同步發(fā)電機組相協(xié)調的風電機組一次調頻方法，其特征在于，步驟3包括：步驟301，建立第一數(shù)學模型，當風機的當前風速小于額定風速時，將風機劃分為最大功率追蹤模式，通過調整風機的功率來進行調頻，定義風機的調頻系數(shù)Rω為，其中，Δf0為電網頻率與電網額定頻率之間的偏差絕對值的臨界值，取Δf0＝0.2Hz，P0為風機減載20％運行時的功率儲備量，當風機參與調頻時，風機響應系統(tǒng)頻率變化的調頻出力ΔPω為其中，Δf為電網頻率與電網額定頻率之間的偏差；步驟302，建立第二數(shù)學模型，當風機的當前風速大于額定風速時，將風機劃分為功率恒定模式，通過調整風機的槳距角來進行調頻，定義風機的調頻系數(shù)Rβ為

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：郭成，李勝男，李貽博，王林宏，覃日升，周鑫，
申請(專利權)人：云南電網有限責任公司電力科學研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：云南,53