[发明专利]海上双馈风电机组高电压穿越控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于超级电容储能技术的海上双馈风电机组高电压穿越控制方法及系统，该海上双馈风电机组高电压穿越控制方法包括：获取并网点电压标幺值和并网点电压升高的持续时间；确定是否启动高电压穿越控制模式降低并网点电压；在高电压穿越控制模式启动后，判断网侧变流器输出有功电流值是否超过网侧变流器正常工作能承受的有功电流最大值；当有功电流值超过有功电流最大值时，判断直流链路电压是否超过直流链路电压的临界值；当直流链路电压超过该临界值时，启动超级电容储能模块。本发明旨在解决现有技术中的海上双馈风电机组由于电网电压骤升可能带来的机组脱网事故的问题。

技术领域

本发明涉及海上风力发电技术领域，尤其涉及一种基于超级电容储能技术的海上双馈风电机组高电压穿越控制方法，以及应用该控制方法的海上双馈风电机组高电压穿越控制系统。

背景技术

根据全球风能理事会(GWEC)最新发布的《2018全球风电发展报告》数据，2011～2018年全球海上风电装机容量持续上升，而2018年我国新增装机容量1800MW，已超越美国成为全球海上风电增长最快的国家，这种趋势表明海上风电已成为我国未来新能源发展的主力。但是，随着高比例海上风电机组大规模接入局部电网，风电机组对电网电压稳定性的影响越来越大。海上风电除了要考虑陆上风电系统产生高电压的因素外，由于海洋的客观环境和独特的电能传输形式，海底电缆对地电容的作用、倒闸操作过程中变压器、海底电缆等一次设备的充放电都更易造成连接海上风电场的电网过电压故障。因此，研究海上风电场的高电压穿越控制技术对于避免电网过电压引发大规模海上风电机组脱网事故具有重要的意义。

目前，针对陆上风电机组的高电压穿越控制方法研究较多，如借助外界辅助设备、改进控制器设计、增加变阻尼或虚拟阻抗、增加组合保护电路等控制策略来提高单台风机的高电压穿越能力；针对风电场群主要通过增加无功补偿装置来补偿并网点的电压至恢复正常水平。

现有技术中的高电压穿越控制方法没有充分调用风电机组网侧变流器的电压协调能力，也没有考虑到加入无功补偿装置后由于其响应时间较长而可能引起电压骤升程度更高的情况，因此需要提供一种新的海上双馈风电机组高电压穿越控制方法来解决海上风力发电过程中存在的电网电压骤升程度升高的情况。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于超级电容储能技术的海上双馈风电机组高电压穿越控制方法，旨在解决海上风力发电过程中存在的电网电压骤升程度升高的问题。

为实现上述目的，本发明提供的基于超级电容储能技术的海上双馈风电机组高电压穿越控制方法中，所述双馈风电机组包括依次连接的风轮机、齿轮箱、双馈异步感应发电机、转子侧变流器、直流链路电容和网侧变流器，所述直流链路电容并联有超级电容储能模块；所述海上双馈风电机组高电压穿越控制方法包括如下步骤：

获取所述双馈风电机组的并网点电压的最大电压值和额定电压值，并获取所述并网点电压升高的持续时间，根据所述最大电压值和所述额定电压值，确定并网点电压标幺值；

根据所述电压标幺值和所述持续时间是否达到设定条件，确定是否启动所述高电压穿越控制模式降低所述并网点电压；

在所述高电压穿越控制模式启动后，判断网侧变流器输出有功电流值是否超过网侧变流器正常工作能承受的有功电流最大值；

当所述有功电流值超过所述有功电流最大值时，判断直流链路电压是否超过所述直流链路电压的临界值；

当所述直流链路电压超过所述直流链路电压的临界值时，启动所述超级电容储能模块以降低直流链路电压；

超级电容启动采用双闭环串级控制，外环是电压控制环，追踪直流链路电压；内环是电流控制环，跟踪超级电容电流指令提高控制系统的响应速度。

优选地，所述在所述高电压穿越控制模式启动后，判断网侧变流器输出有功电流值是否超过网侧变流器正常工作能承受的有功电流最大值的步骤，包括：