【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請屬于新能源電力系統(tǒng)控制設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種海上風電場的下垂控制方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、海上風速通常高于陸地，且風速更加穩(wěn)定，風切變小，這意味著海上風電場可以捕獲更多風能，提高發(fā)電效率。為了優(yōu)化海上風電場的運行效率、保障電能質(zhì)量，現(xiàn)常構(gòu)建直流輸電網(wǎng)絡(luò)通過多變換器連接多個風電機組或風電場，以實現(xiàn)電能的高效傳輸和靈活控制，便于遠距離輸電至陸地電網(wǎng)。但是這種多變換器并聯(lián)的海上風電場在并網(wǎng)時容易因為對風機側(cè)輸出的有功功率分配不均而造成電網(wǎng)波動，導致電網(wǎng)頻率不穩(wěn)定。
2、現(xiàn)有的研究提出了一種自適應下垂控制方法，根據(jù)并網(wǎng)時的變換器的功率裕度大小實時改變風機側(cè)輸出的有功功率的下垂系數(shù)，避免換流站出現(xiàn)過載的情況，但是該方法對下垂系數(shù)的設(shè)計過于保守且對功率裕度的判斷不夠準確，以致電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)效果不夠顯著。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)岢隽艘环N海上風電場的下垂控制方法及系統(tǒng)，在海上風電場并網(wǎng)時通過優(yōu)化分配海上風電場的風機側(cè)的輸出功率來抑制電網(wǎng)頻率波動，維持系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。
2、本申請的第一方面提供了一種海上風電場的下垂控制方法，所述方法包括：
3、根據(jù)預設(shè)的送端換流站的基礎(chǔ)下垂系數(shù)、獲取的送端換流站的有功功率和直流電壓，結(jié)合多端送端換流站的差異度，構(gòu)建送端換流站的自適應下垂系數(shù)；
4、基于送端換流站的有功功率與電網(wǎng)頻率的變化關(guān)系，以電網(wǎng)頻率的振蕩幅度最低為目標，構(gòu)建虛擬慣量控制模型；
5、根據(jù)虛擬慣量控制模型，在預設(shè)的送端換流站有功功
6、根據(jù)送端換流站功率慣性控制模型，對海上風電場的風機側(cè)輸出功率進行調(diào)節(jié)。
7、上述方案中，考慮到多端送端換流站之間的有功功率裕度的不一致，為了減小送端換流站的有功功率的波動和直流電壓的影響，對原有的基礎(chǔ)下垂系數(shù)進行優(yōu)化，得到自適應下垂系數(shù)。因為自適應下垂系數(shù)綜合了不同送端換流站之間的有功功率裕度，能使不同送端換流站最大限度地發(fā)揮對有功功率的調(diào)節(jié)能力，進一步減少直流電壓的波動。然后考慮到有功功率的增加減小對電網(wǎng)頻率振蕩趨勢的影響，構(gòu)建虛擬慣量控制模型用于將電網(wǎng)頻率快速穩(wěn)定在額定值，以減小電網(wǎng)頻率的振蕩幅度，維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。然后基于虛擬慣量控制模型和自適應下垂系數(shù)，對送端換流站的有功功率裕度進行精確判斷，以明確如何調(diào)節(jié)風機側(cè)的有功功率來穩(wěn)定電網(wǎng)頻率和直流電壓。
8、在第一方面的一種可能的實現(xiàn)方法中，根據(jù)預設(shè)的送端換流站的基礎(chǔ)下垂系數(shù)、獲取的送端換流站的有功功率和直流電壓，結(jié)合多端送端換流站的差異度，構(gòu)建送端換流站的自適應下垂系數(shù)，具體為：
9、根據(jù)預設(shè)的送端換流站的有功功率安全波動范圍和直流電壓安全波動范圍，構(gòu)建所述基礎(chǔ)下垂系數(shù)；
10、根據(jù)所述送端換流站的有功功率和預設(shè)的有功功率偏離額定值，構(gòu)建送端換流站的功率裕度因子；
11、根據(jù)所述送端換流站的直流電壓和預設(shè)的直流電壓額定值，構(gòu)建送端換流站的電壓偏差因子；
12、根據(jù)所述基礎(chǔ)下垂系數(shù)、功率裕度因子和電壓偏差因子，結(jié)合多端送端換流站的差異度，構(gòu)建送端換流站的自適應下垂系數(shù)。
13、上述方案先確定能使有功功率和直流電壓能維持在安全范圍內(nèi)的基礎(chǔ)下垂系數(shù)。然后分別根據(jù)送端換流站的有功功率和直流電壓，以及對應的偏離額定值，構(gòu)建能使有功功率和直流電壓即使發(fā)生波動也不偏離額定值的功率裕度因子和電壓偏差因子，最后根據(jù)功率裕度因子和電壓偏差因子對基礎(chǔ)下垂系數(shù)進行優(yōu)化，得到的自適應下垂系數(shù)能最大限度發(fā)揮不同送端換流站的功率調(diào)節(jié)能力，使海上風電場并網(wǎng)時輸出的有功功率能實現(xiàn)自適應分配，減小直流電壓的波動。
14、在第一方面的一種可能的實現(xiàn)方法中，所述基礎(chǔ)下垂系數(shù)、功率裕度因子和電壓偏差因子，結(jié)合多端送端換流站的差異度，構(gòu)建送端換流站的自適應下垂系數(shù)，具體為：
15、根據(jù)多端送端換流站之間的有功功率裕度差異，將所述基礎(chǔ)下垂系數(shù)和功率裕度因子結(jié)合，得到第一下垂系數(shù)；
16、根據(jù)所述電壓偏差因子，以減小送端換流站有功功率波動對所述直流電壓的波動為目的，對第一下垂系數(shù)進行優(yōu)化，得到所述自適應下垂系數(shù)。
17、在第一方面的一種可能的實現(xiàn)方法中，自適應下垂系數(shù)，具體為：
18、
19、式中，k*為所述自適應下垂系數(shù)，k'0為所述第一下垂系數(shù)，α2為所述電壓偏差因子，α1為所述功率裕度因子，pmax、pmin分別為所述送端換流站的有功功率安全波動范圍的最大值和最小值，udc_max、udc_min分別為送端換流站的直流電壓安全波動范圍的最大值和最小值，α0為裕量系數(shù)。
20、在第一方面的一種可能的實現(xiàn)方法中，基于送端換流站的有功功率與電網(wǎng)頻率的變化關(guān)系，以電網(wǎng)頻率的振蕩幅度最低為目標，構(gòu)建虛擬慣量控制模型，具體為：
21、根據(jù)預設(shè)的電網(wǎng)頻率時間變化模型，確定送端換流站的有功功率與電網(wǎng)頻率的變化關(guān)系；
22、基于送端換流站的有功功率與電網(wǎng)頻率的變化關(guān)系，通過引入并調(diào)整虛擬慣量的取值以使電網(wǎng)頻率的振蕩幅度最低，以此構(gòu)建虛擬慣量控制模型；其中，所述虛擬慣量是基于同步電機的慣性特性而構(gòu)建的。
23、上述方案先通過送端換流站的有功功率變化對電網(wǎng)頻率的影響，明確如何調(diào)整有功功率來使電網(wǎng)頻率迅速回歸穩(wěn)定。而為了能顯著地對電網(wǎng)頻率進行調(diào)節(jié)，引入了虛擬慣量以構(gòu)建虛擬慣量控制模型，通過調(diào)節(jié)虛擬慣量的取值來直接調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率。
24、在第一方面的一種可能的實現(xiàn)方法中，虛擬慣量控制模型，具體為：
25、
26、式中，jv為虛擬慣量，j0為虛擬慣量的額定值，k1、k2分別為不同情況下虛擬慣量的自適應調(diào)節(jié)系數(shù)，f為電網(wǎng)實際頻率，t為時刻，δf為電網(wǎng)頻率的偏差值，δω為同步電機的角頻率的偏差值，n為常數(shù)。
27、在第一方面的一種可能的實現(xiàn)方法中，根據(jù)虛擬慣量控制模型，在預設(shè)的送端換流站有功功率模型中引入虛擬慣量和所述自適應下垂系數(shù)，得到送端換流站功率慣性控制模型，具體為：
28、基于海上風電場的風機側(cè)有功功率輸出量與送端換流站有功功率收入量相等，在預設(shè)的海上風電場的風機側(cè)有功功率模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建所述送端換流站有功功率模型；
29、根據(jù)送端換流站的直流電壓與電網(wǎng)頻率的關(guān)系，將虛擬慣量和所述自適應下垂系數(shù)引入所述送端換流站功率慣性控制模型。
30、上述方案先基于海上風電場的風機側(cè)有功功率輸出量與送端換流站有功功率收入量相等來構(gòu)建送端換流站有功功率模型，也為后續(xù)通過調(diào)整風機側(cè)的有功功率來調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率波動提供數(shù)據(jù)支撐。然后將虛擬慣量和所述自適應下垂系數(shù)引入所述送端換流站有功功率模型，實現(xiàn)通過調(diào)節(jié)虛擬慣量和所述自適應下垂系數(shù)來調(diào)節(jié)送端換流站的有功功率。
31、在第一方面的一種可能的實現(xiàn)方法中，送端換流站功率慣性控制模型，具體為：
32、
33、式中，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述根據(jù)預設(shè)的送端換流站的基礎(chǔ)下垂系數(shù)、獲取的送端換流站的有功功率和直流電壓，結(jié)合多端送端換流站的差異度，構(gòu)建送端換流站的自適應下垂系數(shù)，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述基礎(chǔ)下垂系數(shù)、功率裕度因子和電壓偏差因子，結(jié)合多端送端換流站的差異度，構(gòu)建送端換流站的自適應下垂系數(shù)，具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述自適應下垂系數(shù)，具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述基于送端換流站的有功功率與電網(wǎng)頻率的變化關(guān)系，以電網(wǎng)頻率的振蕩幅度最低為目標，構(gòu)建虛擬慣量控制模型，具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述虛擬慣量控制模型，具體為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述根據(jù)虛擬慣量控制模型，在預設(shè)的送端換流站有功
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述送端換流站功率慣性控制模型，具體為：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述根據(jù)送端換流站功率慣性控制模型，對海上風電場的風機側(cè)輸出功率進行調(diào)節(jié)，具體為：
10.一種海上風電場的下垂控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：自適應下垂系數(shù)構(gòu)建模塊、虛擬慣量控制模型構(gòu)建模塊、慣性控制模型構(gòu)建模塊和風機側(cè)功率調(diào)節(jié)模塊；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述根據(jù)預設(shè)的送端換流站的基礎(chǔ)下垂系數(shù)、獲取的送端換流站的有功功率和直流電壓，結(jié)合多端送端換流站的差異度，構(gòu)建送端換流站的自適應下垂系數(shù)，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述基礎(chǔ)下垂系數(shù)、功率裕度因子和電壓偏差因子，結(jié)合多端送端換流站的差異度，構(gòu)建送端換流站的自適應下垂系數(shù)，具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述自適應下垂系數(shù)，具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風電場的下垂控制方法，其特征在于，所述基于送端換流站的有功功率與電網(wǎng)頻率的變化關(guān)系，以電網(wǎng)頻率的振蕩幅度最低為目標，構(gòu)建虛擬慣量控制模型，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉宇，秦穎婕，樊瑋，易楊，陳德?lián)P，苗璐，陳奎燁，楊振南，
申請(專利權(quán))人：廣東電網(wǎng)有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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