[发明专利]用于风机功率跌落补足的风机储能协调调频系统及方法

说明书

本发明提供了一种用于风机功率跌落补足的风机储能协调调频系统及方法，涉及风力发电技术领域。其中，电压采样装置对风力发电机变流器硬件电路的风力发电机输出电压进行采样，并输出到锁相环电路；锁相环电路对风力发电机输出电压进行锁相，生成并向VSG控制器输出系统频率信号；VSG控制器根据系统频率信号确定风力发电机调频功率信号和储能调频功率信号，分别输出到风力发电机变流器硬件电路和储能变流器硬件电路；风力发电机变流器硬件电路根据风力发电机调频功率信号确定调频后的风力发电机输出电压和风力发电机输出电流，并输出到外部电网；储能变流器硬件电路根据储能调频功率信号确定调频后的储能输出电压和储能输出电流，并输出到外部电网。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种用于风机功率跌落补足的风机储能协调调频系统及方法。

背景技术

近年来，我国新能源发电发展迅猛，自2015年起，风力发电已经成为继煤电(火力发电)、水电后的第三大电源。与常规火力发电的同步发电机不同，风力发电机组通过变流器并网，输出有功功率与电网频率完全解耦。当系统由于直流闭锁、切机或负荷突变等原因导致系统频率发生变化时，风力发电机组不具备电网频率变化时的主动响应能力。随着风力发电机组在电网中渗透率的不断提高，当前迫切需要风力发电机组具备与传统同步发电机类似的调频能力。借鉴传统火力发电机组的运行经验，在风力发电技术中，虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator，简称VSG)技术被广泛应用，VSG技术通过对电力电子逆变器的控制，使逆变电源具有传统同步发电机的特性，因此风力发电领域中的风力发电机组大多采用VSG技术。

国内外针对风力发电机组的调频方法已经开展了部分研究。针对风力发电机组的调频方法，主要是通过调整机组控制策略利用其“隐含”的转子惯量响应系统频率变化。常见的方法主要包括：模拟惯量控制，频率下垂控制、转子转速控制、桨距角控制以及协调控制，具有良好的控制效果。

然而现有技术中的上述控制策略在协助风力发电机组进行功率支撑时，会影响风力发电机组的出力水平。现有技术方法会使风力发电机组偏离最大功率运行点，如果长期运行，则会大大降低风电场运营商的经济效益。而风电场一般配置适量的储能，利用其响应快速、灵活可控的特点，参与风电场的一次频率响应，可以减少风电场因提供一次调频而造成的弃风，但完全依赖配置储能来进行调频会导致风电场一次投资成本大大增加。可见，当前如何实现一种简易且成本相对较低的用于风机功率跌落补足的调频方法成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于风机功率跌落补足的风机储能协调调频系统及方法，以实现一种简易且成本相对较低的用于风机功率跌落补足的调频方法的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于风机功率跌落补足的风机储能协调调频系统，包括电压采样装置、锁相环电路、VSG控制器、风力发电机变流器硬件电路和储能变流器硬件电路；

所述电压采样装置分别与所述风力发电机变流器硬件电路的输出端和所述锁相环电路的输入端连接；所述锁相环电路的输出端与所述VSG控制器的输入端连接；所述VSG控制器的第一输出端连接所述风力发电机变流器硬件电路的输入端；所述VSG控制器的第二输出端连接所述储能变流器硬件电路的输入端；所述风力发电机变流器硬件电路的输出端和所述储能变流器硬件电路的输出端连接外部电网；

所述电压采样装置对风力发电机变流器硬件电路的风力发电机输出电压进行采样，并输出到所述锁相环电路；

所述锁相环电路对所述风力发电机输出电压进行锁相，生成并向所述VSG控制器输出系统频率信号；

所述VSG控制器根据所述系统频率信号确定风力发电机调频功率信号和储能调频功率信号，并将风力发电机调频功率信号输出到所述风力发电机变流器硬件电路，将储能调频功率信号输出到所述储能变流器硬件电路；