[发明专利]一种双馈风电虚拟同步机转速恢复方法、装置及系统

说明书

本发明提供了一种双馈风电虚拟同步机转速恢复方法、装置及系统，所述方法包括，采集风机的转速，判断所述风机的转速是否达到下限值；当所述风机的转速达到下限值时，在所述风机的转速不变的条件下，将所述风机的输出功率调整至一功率固定值，所述功率固定值是根据所述风机的转速达到下限值时的风速与风轮角频率计算得到的；保持所述输出功率不变，并将所述风机的转速调整至一跟踪转速，所述跟踪转速是根据所述功率固定值确定的；根据最大功率点跟踪曲线，将所述风机的转速恢复至所述风速对应的稳态工作点下的风机转速。

技术领域

本发明涉及双馈风机领域，尤指一种双馈风电虚拟同步机转速恢复方法、装置及系统。

背景技术

随着传统能源的日益枯竭和环境问题的日益加剧，以光伏、风电为代表的新能源发电技术发展迅猛，而双馈风机在其中占到了相当大的比例。由于双馈风机采用异步发电机，其输出功率与电网频率和电压几乎不存在耦合，故难以为电网提供必要的频率和电压支撑。随着双馈风机在电网中渗透率的不断提高，迫切要求双馈风机具备与传统同步发电机类似的调频调压能力，虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术提供了一种解决方案。

为了保证风电运行的经济性，工程实用的双馈风机虚拟同步机(简称风机)均采用不预留备用容量的方法；当电网发生频率扰动事件时，通过释放部分转子动能为电网提供短时有功功率支撑。双馈风机均设有转速下限保护，在风电调频过程中当风机转速下跌到较低值时，风机必须退出调频并逐渐将转速提升到初始值。在风机退出调频的瞬间，风机输出电磁功率将大幅跌落，造成系统频率的二次跌落。当风机调频策略不当时，频率二次跌落问题会非常严重，甚至远大于系统频率一次跌落的深度。

目前在工程应用中当双馈风机虚拟同步机退出调频时，风机电磁功率按照当前转速在MPPT(最大功率点跟踪)曲线上对应的功率值给定，电磁功率会瞬间大幅度跌落，造成严重的频率二次跌落问题。一些文献中提出了风机退出调频时改善二次跌落的方法，分别从风电单机和场站两方面入手。单机方面，一些学者提出了基于功率跟踪曲线切换的惯性控制策略，通过在转速恢复过程中不断修正跟踪曲线比例系数，使得电磁功率基本维持在调频前的水平。此方法无法为系统提供必要的一次调频，实现方法复杂，需在线实时修正系数，不易工程实现。一些文献提出转速延迟恢复方法，恢复过程中不断计算有功参考值，改善频率特性；然而，此方法需要实时准确测量风速作为算法的输入信号。场站方面，部分文献提出在风场送出端配置一定容量的储能，从而补偿转速恢复过程中风机出力的跌落；该方法可有效提高风电调频性能，但大大提高了系统的成本。另有学者提出风场内不同风机之间的协同控制，充分利用风机间出力的差异，合理配置风机退出调频的时机；然而，此方法需要场站级的中央控制器，且需要高速通讯网络保证场站和单机之间的信息交互。

可见，现有技术和方法均存在成本高、实现难、可靠性低的特性，无法在工程中大规模推广应用。

发明内容

针对风机退出调频时出现严重的频率二次跌落，现有技术成本高、实现难及可靠性低的问题，为了解决这些问题，本发明实施例提供一种双馈风电虚拟同步机转速恢复方法、装置及系统，所述方法包括，

采集风机的转速，判断所述风机的转速是否达到下限值；

当所述风机的转速达到下限值时，在所述风机的转速不变的条件下，将所述风机的输出功率调整至一功率固定值，所述功率固定值是根据所述风机的转速达到下限值时的风速与风轮角频率计算得到的；

保持所述输出功率不变，并将所述风机的转速调整至一跟踪转速，所述跟踪转速是根据所述功率固定值确定的；

根据最大功率点跟踪曲线，将所述风机的转速恢复至所述风速对应的稳态工作点下的风机转速。

本发明实施例还提供一种双馈风电虚拟同步机转速恢复装置，所述装置包括，

采集模块，用于采集风机的转速，判断所述风机的转速是否达到下限值；