[发明专利]可提高电网暂态稳定性的双馈风电场控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双馈风电场的控制方法，可在电网发生较大扰动时保证风电接入系统的稳定性，属于输电技术领域。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。近年来，风力发电发展迅速，由小规模地接入配电网络不断发展为大规模地接入输电网络，呈现出了与以往不同的特点。由于风电机组具有不同于常规同步发电机的特性，在电网发生较大的扰动时，会使电网的暂态稳定性发生变化。

双馈风力发电机的转子转速与电网频率解耦，并且能够实现有功、无功功率解耦控制，目前已逐步取代基于普通异步发电机的恒速风电机组，成为市场上的主流机型。常规控制方式下，为实现风能的最大化利用和获得较好的功率因数，双馈风力发电机一般采用最大功率点跟踪控制和恒功率因数控制方式，其稳态运行时在向电网输出最大有功的同时并不从电网吸取无功。然而，当电网发生故障时，双馈风力发电机失去了维持电网暂态稳定的能力，其对电网惯量的贡献、不平衡功率的阻尼作用和暂态电压支持能力几乎为零。

随着风电机组低电压穿越能力的实现，风电场具有为电网提供暂态稳定控制的能力，因此，如何使其能够像同步发电机那样有效地调控，提高风电接入系统的安全稳定性就成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可提高电网暂态稳定性的双馈风电场控制方法，以提高风电接入系统的运行可靠性。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种可提高电网暂态稳定性的双馈风电场控制方法，所述方法将风电场并网点的总功率作为控制量，当电网出现故障时，由风电场控制中心实时测量风电场并网点的频率和电压，根据电网的频率偏差、电压偏差和电压变化率调节风电场有功、无功出力，并将有功、无功控制量分配给各个机组和SVC，加速系统振荡能量的衰减，并为系统提供无功补偿，维持并网点母线电压恒定，所述方法包括以下步骤：

a. 通过锁相环（PLL）测量风电并网点的频率f_PC，根据f_PC和电网参考频率f_PC-ref的误差信号?f，得出风电场有功出力调节量?P_W ：

 

式中，K_f为比例系数。

进而根据各机组出力情况将?P_W通过比例分配方法分配给各机组，得到第i台机组的有功功率调节量?P_gi：

，

式中，P_gi-max为第i台机组的有功裕度。

b. 通过电压测量模块得到风电并网点的电压U_PC ；根据U_PC和风电并网点电压参考值U_PC-ref之间的偏差通过PI控制器求得无功功率最优输出值Q_opt，根据U_PC的变化率得到无功功率附加控制量?Q_W ，由?Q_W与Q_opt共同组成风电场总无功控制参考信号Q_wref,进而通过无功协调控制策略将Q_wref分配给各无功源。其中：

，

式中，K_u为比例系数。 

上述可提高电网暂态稳定性的双馈风电场控制方法，所述无功协调控制策略包括两层无功分配，第一层无功分配在SVC和双馈风电机组之间进行，分配过程中优先考虑SVC：若Q_wref不大于SVC无功功率最大值，则Q_wref完全由SVC负担，若Q_wref大于SVC无功功率最大值，则当SVC满发时，再将剩余的无功功率分配至各风电机组；第二层无功分配在风场内各机组之间进行，根据各机组无功裕度采用比例分配算法进行分配：

式中，Q_gref为所有双馈风电机组的总无功功率参考值；Q_gi-max为第i台机组的无功裕度；Q_gi-ref为第i台机组无功功率参考值。