[发明专利]一种风电参与电力系统调频的控制方法及其系统

说明书

本发明提供一种风电参与电力系统调频的控制方法及其系统。所述控制方法包括利用转子动能控制和蓄电池储能系统调控所述电力系统的频率。本发明基于转子动能控制和蓄电池储能系统共同作用的风电参与电力系统调频的控制方法，充分利用了风能，减小了储能系统的配置容量，提高了风场运行的经济性。即使在较大的负荷扰动的情况下，该控制方法及其系统也能够发挥较好的作用。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地，涉及一种风电参与电力系统调频的控制方法及其系统。

背景技术

截止到2015年底，全球风电新增装机容量已达63.013GW，世界风电总装机容量已经突破430GW，电网中风电渗透率不断提高，给电力系统频率调节带来了新的问题。利用变频器控制的风电机组，若不附加控制将不能参与系统频率调整；风电机组通常在最大功率点(Maximum Power Point,MPP)运行，无法提供有功备用，不具备像同步机一样的调频能力，不能保证系统的安全稳定运行。

目前，关于风电参与系统调频的控制策略学者们进行了大量的研究。主要的控制策略有转子动能控制和功率备用控制。转子动能控制通过控制转子转速，释放旋转转子中的动能来支持系统频率。其具体的实现方法有虚拟惯性控制、下垂控制和综合惯性控制。功率备用控制通过桨距角控制或者超速控制使风电机组减载运行，留出备用用于参与系统频率调整。转子动能控制响应速度快，但只能在动态过程中提供频率支撑，持续时间短，对大的负荷扰动无法提供足够的支撑，同时转速在恢复过程中容易造成频率的二次降低；桨距角控制能够提供一次频率备用，但需要频繁的改变桨距角，会加剧机械部分的磨损，减小风机的使用寿命；对于超速控制，风速很高的情况下无法实现超速控制，同时降额运行与经济性相矛盾。

发明内容

为了解决上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种风电参与电力系统调频的控制方法及其系统。

本发明所提供的一种风电参与电力系统调频的控制方法，所述方法包括利用转子动能控制和蓄电池储能系统调控所述电力系统的频率。

优选地，转子动能控制与蓄电池储能系统并联于所述电力系统的同一母线处，共同来调控所述电力系统的频率。

优选地，所述转子动能控制采用下垂控制和虚拟惯性控制调控所述电力系统的频率。

优选地，所述转子动能控制采用下垂控制和虚拟惯性控制调控所述电力系统的频率的具体步骤为：

基于系统频率偏差，利用所述下垂控制得到ΔP₁；

基于系统频率变化率，利用所述虚拟惯性控制得到ΔP₂；

以获得所述风电系统的额外的有功参考信号ΔP，且ΔP＝ΔP₁+ΔP₂。

优选地，所述转子动能控制调控频率在0～ΔP_max范围内波动的所述电力系统，所述蓄电池储能系统调控频率在0～ΔP_max范围外波动的所述电力系统，其中，ΔP_max为ΔP的最大值。

优选地，所述蓄电池储能系统通过线路并入所述电力系统中；所述蓄电池储能系统包括：多个蓄电池经过并联和/或串联形成的蓄电池组、变流器和变压器。

优选地，所述蓄电池采用内阻等值模型，所述模型包括一个理想的电压源E₀和一个等效内阻r，两者的关系满足下式：

其中，V₀为蓄电池的端电压，I为流过所述蓄电池的电流值。

优选地，所述蓄电池储能系统还包括PQ控制模块，利用所述蓄电池储能系统调控系统频率的具体步骤为：