[发明专利]一种风力发电机组一次调频的减载控制方法

说明书

本发明属于风力发电主控系统控制技术领域，公开了一种风力发电机组一次调频的减载控制方法，根据变桨距风力发电机组在不同桨距角和叶尖速比下具有不同的风能捕获效率，综合功率备用控制中超速法和桨距角控制法优缺点的基础上，利用桨距角控制策略,实现风力发电机组一次调频的减载控制，该控制方法包含低风速、中风速和高风速三种功率备用控制策略，控制方法简单可靠，且有利于减轻一次调频减载运行时风力发电机组桨叶频繁调节带来的装置机械磨损问题。

技术领域

本发明属于风力发电主控系统控制技术领域，具体涉及一种风力发电机组一次调频的减载控制方法。

背景技术

电力系统供电与用电的不平衡会影响电力系统的稳定运行，造成系统频率波动，电能质量下降。由于风力发电具有间歇性和不确定性的特点，大规模风力发电的接入将导致电力系统常规机组备用容量需求增加，同时现有主流风电机组主要为变速恒频的双馈型风力发电机组和直驱型风力发电机组，通常以MPPT方式运行，并不能在电网频率下降时像常规机组一样对电网进行持续的有功支持。为降低风电接入对频率质量和电网稳定性的影响，保证电力系统安全可靠的运行，有必要研究风力发电机组的一次调频策略，使得风电机组具备与常规机组类似的调频功能。国内外关于一次调频研究的相关技术及文献众多，主要通过增加储能系统、转子惯性控制以及功率备用控制三种方式，或者以上三种控制方式的组合得以实现。

增加储能系统的控制原理主要是当电网出现频率偏移时，用储能装置的充/放电来补偿风力发电机输出功率的波动，使风力发电–储能系统总输出功率较平稳。风力发电机组–储能系统可以较好地平滑风力发电机组的有功输出和调频等辅助功能，但会导致结构与控制变得复杂、成本高昂，同时还受到安装条件等多种因素的限制。

转子惯性控制是通过添加一个频率控制环节来为风电机组的有功功率控制系统提供一个额外的有功参考信号，进而使风电机组能够及时响应系统频率来调整其有功输出。这种控制方式可以在频率降低时增加短暂的有功出力，但不能维持较长时间，根据能量守恒原理，短暂增加有功出力后，会出现功率跌落导致系统频率的二次下降。

功率备用控制的本质是通过风力发电机组减载运行实现风力发电机组的功率备用，其中，桨距角控制是最常见的风力发电机组限功率运行方式，但由于风的不稳定性，常规桨距角调节限功率时会带来桨叶角度的经常调节，进而带来机械装置的磨损，影响机组寿命，因此有文章提出了一种超速法和桨距角法协调控制实现风力发电机组一次调频的控制策略，该策略将风速分为低风速、中风速、高风速三个区间：在低风速时，桨叶角度保持在最优桨叶角度，通常为0°，通过提高转速运行点，使风力发电机组不工作在最优叶尖速比下，从而实现功率减载备用；在高风速时采用桨距角控制实现功率减载备用；中风速采用超速法和桨距角控制法协同控制。该方案涉及到各风速区间的划分，以及超速法的参考控制转速求取，控制方式比较复杂。

例如在现有技术中，如公开号为CN106050564A，公开时间为2016年10月26日，名称为“一种变速风电机组参与一次调频的减载控制方法”的中国发明专利文献，公开了一种基于双馈异步风力发电机的风电并网调频方法，包括以下步骤：A、计算风电机组减载水平为d％时所对应的转速；B、根据步骤A计算出的转速对风力机桨距角进行调节，进而调整机械功率，实现了通过调节桨距角实现风电机组精确的减载控制。但是，上述专利是求取一定减载水平下的目标转速，然后再根据目标转速进行桨距角调节，此种调节方式将会带来风力发电机组桨叶的频繁调节进而加大装置的机械磨损。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷和不足，本发明综合风电机组一次调频的研究现状，根据变桨距双馈感应风力发电机组运行原理，在综合功率备用控制中超速法和桨距角控制法优缺点的基础上，提出了一种控制方式简单化，并且能够减少装置机械磨损的风力发电机组一次调频的减载控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，具体包含以下步骤：

一种风力发电机组一次调频的减载控制方法，具体包括以下步骤：