[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

说明书

本发明公开了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，该方法通过单个风电机组一次调频控制策略和电力系统小信号分析原理，建立单个风电机组的频率响应模型，随后通过参数等值方法建立风电场机群聚合频率响应模型。该聚合模型无需建立复杂的电磁暂态模型，便能够对风电场具有不同参数的单个风机的频率响应特性进行等效的描述，在保证精度的基础上对原有方法计算效率进行了提高。

技术领域

本发明涉及电力系统安全稳定控制领域，具体涉及一种考虑风电参与调频的风电场聚合频率响应模型。

背景技术

当前电网中风电接入比例的不断上升，使风电机组在参与电网一次调频，提供一次调频资源方面具有更重要的意义，因此需要对风电机组的频率响应特性进行建模，以便分析风电机组在系统出现频率扰动状态下的动态响应过程。现有方法中对风电机组的惯量和下垂控制响应进行了等效建模，但对于频率控制回路与惯性参数间的耦合特性考虑不足，亦缺少对频率响应过程的传递函数描述。同时，风电场中不同风电机组运行状态及控制参数的不同，也对新的等效和聚合建模方法提出了需求。

因此，建立一个更加精确的风电场频率响应模型，对分析含风电的电力系统频率响应特征，显得很有必要。

发明内容

本发明提供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，解决了现有技术中对风电场风机机群的一次调频过程频率响应特性描述方法的不足。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：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，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。

作为本发明的一种改进，所述的虚拟惯量控制策略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，基于桨距角频率控制下的桨距角偏差和频率偏差关系式为

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：