[发明专利]一种考虑风电参与调频的风电场聚合频率响应模型构建方法

权利要求书

1.一种考虑风电参与调频的风电场聚合频率响应模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)针对单个变速风电机组，建立采用虚拟惯量控制和基于桨距角降载控制的协调频率控制模型，通过小信号分析建立单个风电机组的频率响应模型；

2)针对多个风电机组组成的风电场，通过加权平均等值建立多风电机组聚合的频率响应模型。

2.根据权利要求1所述的一种考虑风电参与调频的风电场聚合频率响应模型构建方法，其特征在于：所述的虚拟惯量控制回路通过惯性和下垂控制对系统的频率变化做出响应，调整风电机组的电磁功率输出，基于虚拟惯量的控制方法的传递函数表示为

基于桨距角的频率控制策略通过调整桨距角来改变风电机组功率输出，进而对系统频率变化做出响应，基于桨距角控制方法的表达式为

Δβ＝k_bΔf (2)

风电机组的机械转矩可表示为：

根据小信号分析原理，求得的风电机组机械转矩变化量可表示为：

式(3)代入式(4)可得：

进一步，求得的风电机组电磁转矩变化量可表示为：

风电机组的功率摇摆方程为：

2H_tsΔω(s)＝ΔT_m(s)-ΔT_e(s) (7)

通过公式(5)(6)和(7)，得到频率响应模型传递函数表示：

式中

其中H_t为风机惯性时间常数，ω为转子转速，P_e为风机的有功出力，P_e1为虚拟惯量控制的功率变化量，Δf为频率变化量，k_v和R_v分别为虚拟惯量参数和下垂控制参数，k_b为缩放因子，ρ为空气密度，r为叶片长度，v为风速，C_p为风机的性能系数，λ为叶尖速比，β为桨距角，P_base为风机的额定功率，k_p为缩放因子,

3.根据权利要求1所述的一种考虑风电参与调频的风电场聚合频率响应模型构建方法，其特征在于：所述步骤2)中风电场风机机群聚合频率响应模型，其建模过程为：

2-1)将多个风机进行参数等值与聚合，用一个等值参数的响应特性代替多个风机的响应特性，可用式(10)表达：

其中ai，bi，ci和qi为风机机群中第i个风机频率响应模型的参数，kwi表述第i个风机额定功率占风电场总额定功率的比例，N为风电场机群中风机的总数；a，b，c和q为风电场聚合频率响应模型的参数。

将式(10)分解为：

其中

将式(10)写为如下的形式：

将上述各式的参数k,d,p,q表示为一个集合X＝{k,d,p,q}；

2-2)确定等值参数X；

定义加权平均系数λi，并将风电场聚合参数X和各单机参数Xi间的关系表示为

比较式(13)和式(14)，可知对于X中的参数k,d,p，令λi＝kwi，易得，

因此，根据加权平均思想可得

从而计算得到等值参数X＝{k,d,p,q}。