[发明专利]考虑风电功率注入的电网综合调频控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑风电功率注入的电网综合调频控制方法，包括：建立风电场综合调频数学模型；确定参与调频的风电机组所占最小比例，确定参与调频的风机数量m；测量风机所接收到的风速；根据综合调频数学模型，确定风机的最佳风速范围；选择最佳风速范围的风机参与调频；如果选择参与调频风机的数量小于m，从不高于最佳风速范围的风速的风机之中，按照风速依次减小的顺序选择风机参与调频；如果选择参与调频的风机数量仍小于m，从高于最佳风速范围内的风速的风机之中，按照风速依次增大的顺序选择风机参与调频。本发明调频方法能在风机利用率高且弃风率低的情况下，实现较佳的调频能力，保证可调频风机提供持续的调频支援，提高调频效果。

技术领域

本发明涉及电网调频技术领域，尤其涉及一种考虑风电功率注入的电网综合调频控制方法。

背景技术

随着全球经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展的要求，风力发电技术顺势而生。风能作为一种可再生能源且绿色环保，利用风能发电有利于全球经济可持续发展。我国国土面积辽阔，风能资源丰富。在全球大力开发风力发电技术的大流下，我国的风电发电也迅速发展。我国局部地区电网的风电渗透率已经超过了20％。随着风电技术的日趋成熟，风电成本越来越低，我国并网大容量风电机组得到迅速发展，可以与传统的同步发电机组一起并网使用。

然而，风电固有的随机性、间歇性和波动性的特点使得大容量风电场对电网的动态稳定、调频调压等方面都产生了显著的不利影响。例如，在DFIG(Double-Fed InductionGenerator，双馈式感应发电机)中，DFIG的控制系统使其转速与电网频率解耦，导致转子旋转动能中的“隐含惯量”对接入电网的惯量几乎没有贡献，因而在一定程度上影响甚至恶化了电网的频率调节效应。当电网中的风电渗透率不断增大时，这些影响也会越来越明显，以至威胁到整个电网的安全运行。

近年来，国内外学者对风机参与电网调频开展了大量研究并提出了许多控制措施。针对风力发电机的频率响应特性与传统同步发电机不同的问题，有文献对风机并网后电网的频率响应特性进行了仿真和分析，从转子磁链角度入手，提出通过控制DFIG转子磁链位置来控制转子转速的变化，从而控制风电机组的出力。另有文献在双馈感应风力发电机控制系统中引入频率响应环节，通过控制风机出力使得风机产生“模拟惯量H”，使风电场在一定程度上参与频率调节。指出用附加模拟惯量控制可能导致风力发电机失稳，提出了可调频风机与传统风机协调的频率控制方法。然而，以上研究给出的实际上是“模拟惯量H”对一次调频的控制，并没有考虑调频时风机利用率、弃风率、风速等动态因素的影响，上述研究中的风机一次调频往往只能进行短暂的调频支援。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种考虑风电功率注入的电网综合调频控制方法。本发明方法通过分析风机参与调频的基本原理，建立描述风电场渗透率、参与调频风机所占比例以及风机的频率调节系数和利用率之间关系的数学模型，利用该数学模型建立风电场综合调频模型。本发明的调频方法在该综合调频模型的基础上，确定风机参与调频的最佳风速范围，通过选择最佳风速范围内和最佳风速范围附近的风机参与调频，能保证用最少的调频风机的数量和最小的弃风率获得较佳的调频效果，从而可以保证可调频风机提供持续的调频支援，大大改善了风机的调频效果。