[发明专利]风储集群参与电力系统调频调压的协同控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电场友好接入电力系统的控制方法，特别涉及一种风储集群参与电力系统调频调压的协同控制方法。

背景技术

随着我国能源结构的低碳化调整，风能等可再生能源在我国能源结构中占有的比重逐渐增大，可再生能源与电力系统间的相互作用的程度逐步加强。

虽然风电等可再生能源能够在一定程度上解决能源及环境问题，但是，当风电渗透率较高时，风电的接入会对电力系统的安全稳定运行带来一定的影响。

风电机组的原动力为风能，风能由于风的间歇性和随机波动性使得风电机组的发出的功率是间歇和波动的，这些波动性的风能接入系统会给电力系统带来冲击。同时，由于风电机组为异步机，若不加以控制，在发出有功功率的同时，需要吸收一定的无功功率，不利用系统的电压稳定。当风电渗透率较低时，这些影响不明显，随着风电渗透率的提高，风能对电力系统的影响逐渐增大，在给电力系统带来经济效益的同时也给电网的运行造成了一定的困难。在风电并网比重较大的电力系统中，由于风电场输出功率具有不完全可控性和预期性，会在一定程度上改变原有电力系统潮流分布、线路输送功率及整个系统的惯量，从而对电网的有功、无功功率平衡、频率及电压稳定产生了影响。当风电并网运行时，特别是独立运行的小电网，电网建设相对薄弱，电网有功功率调节能力较小，风电并网带来的电网稳定性问题更加明显。因此，越来越多的电力公司要求风力发电至少能像常规发电厂一样提供辅助性服务。

但是，风力发电由于容量及励磁电流等限制，当系统给出功率需求时，仅利用风电机组无法取得较好地调节效果。储能装置由于其灵活可控性，配合风电机组进行电力系统电能质量改善可以起到较好的效果。因此，为保证在风电渗透率逐步增高的情况下，满足电力系统电能质量要求，急需找出一种风储集群参与系统频率、电压调节的控制方法，以提高电力系统经济性及可靠性。

中国专利201210477712.3公开了一种风储集群控制方法，将风电机组的转子惯性响应、超速控制和变桨控制协调起来产生一定的有功备用，主动响应系统频率的变化，同时，从备用容量可信度的角度出发，配置一定的储能弥补风电机组自身备用容量的不足及变化，但该专利主要是针对风储集群对系统频率的响应，没有考虑电压响应的问题，而电压响应需要对风电机组和储能的控制系统进行较大的调整，而且要协调与频率响应控制系统的关系。中国专利CN101931241A公开了风电场并网协调控制方法，利用风电机组转子参与系统调频，储能系统与变桨通过一阶惯性滤波器进行协调的频率控制方法，以及通过调度直接向风电场下达指定无功出力指标的电压控制方法，其不足之处在于未充分考虑风电场有功功率及无功功率输出时的协调，同时，未充分发挥储能装置灵活可控的特点。在风电渗透率较高的电力系统中，电力系统出现频率及电压变化时，要求风储集群对电力系统稳定性和电能质量的实时性较强，必须根据电力系统的实时状态，充分考虑到风储集群的调节能力，才能保证电力系统的可靠与经济运行。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中只考虑风电场只参与频率调节的有功功率输出控制，以及有功功率输出和无功功率输出之间缺乏协调的问题，针对风电场高渗透率下的电力系统稳定性和电能质量问题，提出一种风储集群参与电力系统频率电压调节的协调控制方法。本发明可实现风电机组和储能装置主动参与电力系统频率和电压的调节，进一步提高风电的接入和消纳能力。

本发明通过检测风电接入侧电力系统的频率和电压偏差及其变化率、风速，以及根据调度指令，按照风电机组惯性响应控制、超速控制、桨距角控制和储能装置控制等方式，令风电机组与储能装置输出特定的有功功率，依据风速和各控制方式的可用能力协调风电机组惯性响应控制、超速控制、桨距角控制和储能装置控制等控制方式；同时，通过调节风电机组并网侧变流器和转子励磁电流、储能装置等方式实现无功功率输出，依据风速和各控制方式的可用能力协调无功功率输出；依据风速、风储集群状态、电力系统状态和调度指令等协调有功功率和无功功率的输出。

本发明可以在风电高渗透情况下，使风电机组友好接入电网，提高电力系统的稳定性和电能质量；当电力系统出现频率或电压变化时，使风储集群主动提供一定的有功与无功功率支撑，主动参与对电网频率和电压的调节。

为实现上述目的，本发明风储集群参与电力系统调频调压的协同控制策略步骤如下：

(1)采集电力系统频率、电压信息及风电场风速信息，同时根据电力系统调度指令，形成风电场调频、调压备用容量需求；