[发明专利]基于能量稳定域的双馈风机控制参数优化方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于能量稳定域的双馈风机控制参数优化方法及系统，属于风机技术领域，解决现阶段风电并网系统稳定运行问题，方法包括：建立风电并网系统能量稳定域并确定稳定边界；计算当前运行点到所述能量稳定域边界的能量距离，构建扰动后系统的能量距离稳定条件；所述能量距离为风电并网系统发生扰动后一段时间的运行点沿扰动方向到稳定边界的距离；以所述能量距离稳定为目标，建立目标函数约束条件，采用改进植物模拟生长算法，优化并输出双馈风电机组关键控制参数。本发明一方面能够有效提高系统的功角稳定水平，另一方面能够在一定范围内抑制并网系统的振荡。

技术领域

本发明涉及风机技术领域，尤其是一种基于能量稳定域的双馈风机控制参数优化方法及系统。

背景技术

关于风电并网系统的振荡抑制，现有研究主要参考PSS和FACTS等传统阻尼控制领域的研究经验，通过外加阻尼控制器，调整风机输出功率，使之具备抑制振荡的能力，尚未考虑在提供频率支撑的条件下，如何保障系统功角稳定水平，且在利用风机内部关键控制参数平抑振荡方面的研究还很匮乏。事实上，不合理的参数设定，有可能导致风力发电机组处于低阻尼水平或负阻尼状态，威胁电网的稳定运行。

对于含虚拟惯量的风电并网系统，锁相环会对电压相位的动态特性产生影响，虚拟惯量控制过程中有功参考值的变化会使转子释放或吸收一部分能量，二者不可避免地影响风电并网系统的功角稳定性。因此，对锁相环与虚拟惯量的控制参数进行合理优化，有助于在保证系统频率支撑的同时，提高系统的功角稳定水平，对于提升风力发电的并网能力具有重要的现实意义。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于能量稳定域的双馈风机控制参数优化方法及系统，解决现阶段风电并网系统稳定运行问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种基于能量稳定域的双馈风机控制参数优化方法，包括：

建立风电并网系统能量稳定域并确定稳定边界；

发生扰动一段时间后，计算当前运行点到所述能量稳定域边界的能量距离，并构建扰动后系统的能量距离稳定条件；所述能量距离为当前运行点沿扰动方向到稳定边界的距离；

以能量距离稳定为目标，建立目标函数约束条件，采用改进植物模拟生长算法，得到优化的双馈风电机组关键控制参数并输出。

进一步地，所述双馈风电机组关键控制参数包括锁相环的控制参数K_{P_PLL}、虚拟惯量的控制参数K_ω和T_ω。

进一步地，所述建立的风电并网系统能量稳定域表示为：

式中，i表示网络拓扑；k表示风电并网系统节点数量；p表示风电并网系统节点功率注入向量；E_DFIG、E_SG分别表示双馈风电机组阻尼能量、同步发电机阻尼能量；o^2k表示满足功率约束范围的节点功率注入向量空间；R^2k表示2k维实数空间。

进一步地，通过下式计算当前运行点到所述能量稳定域边界的能量距离：

S_m(P_1m,P_2m,...,P_km,E_dst)＝S_ini(P_1ini,P_2ini,...,P_kini)-S_dst；

式中，S_ini(P_1ini,P_2ini,...,P_kini)为所述风电并网系统扰动前运行点沿扰动方向到稳定边界的距离；