[发明专利]一种建立含风电的系统频率响应模型的方法

权利要求书

1.一种建立含风电的系统频率响应模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)大规模风电接入系统，将对系统频率动态特性造成较大的影响。其中，风电波动ΔP_w将与负荷波动ΔP_d产生叠加，进而增加系统中不平衡功率的波动；风电的弱惯量性会导致整个系统的等效旋转惯量下降，从而使得系统在受到扰动时对频率的控制能力减弱，当系统中风电的渗透率为α_w时，则原有常规机组的惯量系数H减小为α₁H，发电机阻尼因子D减小为α₁D，其中α₁+α_w＝1。

2)调整风力发电机的控制策略，将同步发电机的惯性响应和一次调频能力引入其控制环节中，从而模拟常规机组的频率响应特性。风电机组的调频控制技术，通常基于以下两种方式：模拟惯量控制，即“虚拟同步机”思想，通过控制风机的旋转动能使其参与频率调节，实现对系统的惯性支持；下垂控制，通过控制风电机组的出力随系统频率变化，使风电机组参与一次调频控制，实现风机有功与系统频率的下垂控制特性。

3)在传统系统频率响应模型的基础上加入风电参与调频措施，从而得到含风电的系统频率响应模型，推导含风电的系统频率响应模型的传递函数，进行拉普拉斯反变换，从而得出含风电的系统频率响应模型的时域表达式以及衡量频率动态的重要指标。

2.根据权利要求1所述的一种建立含风电的系统频率响应模型的方法，其特征在于，步骤3)的含风电的系统频率响应模型的传递函数的具体推导过程，包括以下步骤：

1)推导出含风电的系统频率响应模型的传递函数为：

其中，ΔP_d为系统功率扰动；Δω为系统平均转速偏差；H为发电机惯量常数；D为发电机阻尼因子；K_m为机械功率增益系数；F_H为原动机高压缸做功比例；T_R为原动机再热时间常数；R为调速器调差系数，α_w表示系统中风电的渗透率，α₁表示系统中常规机组所占的比例，α₁+α_w＝1；H_w为风力发电机组的虚拟惯量常数，D_w为风力发电机组的虚拟阻尼。

2)整理得到以下标准形式：

其中：

3)在初始时刻t＝0时，系统受到扰动且假设扰动为一阶跃函数，即

对上式进行拉普拉斯反变换，得到含风电的系统频率响应模型的时域表达式：

其中：

3.根据权利要求2所述的一种建立含风电的系统频率响应模型的方法，其特征在于，所述当系统受到扰动时初始时刻t＝0时系统的频率变化率为ROCOF(Rate of Change ofFrequency)，则

4.根据权利要求2所述的一种建立含风电的系统频率响应模型的方法，其特征在于，所述根据频率响应曲线，当频率下降至最低值时，此时对应的频率变化率为0，即：

由此可知，频率从50Hz下降至最低值的时间t_min。

5.根据权利要求2所述的一种建立含风电的系统频率响应模型的方法，其特征在于，所述根据终值定理，可以得到风电并网后系统稳态频率偏差Δω_s，即