[发明专利]一种具有主动支撑电网功能的风机桨距角控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种具有主动支撑电网功能的风机桨距角控制方法及装置，包括：根据目标电压、目标频率和目标电压下的发电机功率设定值，计算目标工况下的发电机电磁转矩静态值，目标工况为发电机工作在正常电力系统状态时的工况；将目标工况下的发电机电磁转矩静态值与当前工况下的发电机电磁转矩值作差，得到发电机电磁转矩预变量；根据发电机电磁转矩预变量，计算桨距角变化量，并根据桨距角变化量控制变桨系统。本发明通过预先控制的方式，可以实时调整风轮桨距角，减小了发电机出现超速故障的概率，有利于风力发电机的稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种具有主动支撑电网功能的风机桨距角控制方法及装置，属于风力发电技术领域。

背景技术

作为一种可再生清洁能源，风电在中国正在快速发展，大量风力发电厂呈井喷式出现，部分省份的风力发电量在本区发电量的占比已超过40％。风电对电力系统的稳定性越来越重要，面对电力系统电压与频率波动问题，风电能够主动参与电网调节，并以此来支撑电网的功能成为电力系统新的并网需求。

在电力系统中，用电负荷经常会发生波动，从而导致电网电压、频率出现波动，电网电压、频率偏离正常值后，发电厂会主动调节自身功率输出来稳定电网。以前风力发电站不参与电网调节，电网出现波动后，主要依靠电力系统中的传统电厂(水力、火力发电厂)调节电网电压和频率。随着越来越多的新能源电厂并入电网，新能源发电量在电力系统中的占比逐渐增大，仅仅依靠传统电厂支撑电网的能力已变的有限，而让新能源电厂参与支撑电网调节已成为新的需求。新能源主动支撑下的风机是指启动了主动参与电网频率、电压调节功能的风机，如果风机具有电力系统主动调频、调压功能即可认为它存在新能源主动支撑条件。

当前，变桨控制系统的主要工作方式为：额定风速以下工况，控制桨距角保持在最优值，以期待得到最大风能利用率；额定风速以上工况，变桨系统紧密监视发电机转速，控制桨距角以避免发电机超速。因为变桨控制系统一般采用反馈控制技术，而反馈控制技术是一种事后调节机制，即通过实时采集发电机的转速，当发电机转速超过设定值时，控制桨距角，而此时发电机转速已经超速了，再加上风轮及桨叶转动惯性大，当风轮转矩突变后，变桨控制系统有时不能快速有效控制风轮桨距角，从而出现发电机超速停机故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有主动支撑电网功能的风机桨距角控制方法及装置，用于解决现有的变桨控制系统不能快速有效控制风轮桨距角，导致发电机超速停机故障的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有主动支撑电网功能的风机桨距角控制方法，包括以下步骤：

根据目标电压、目标频率和目标电压下的发电机功率设定值，计算目标工况下的发电机电磁转矩静态值，所述目标工况为发电机工作在正常电力系统状态时的工况；

将目标工况下的发电机电磁转矩静态值与当前工况下的发电机电磁转矩值作差，得到发电机电磁转矩预变量；

根据发电机电磁转矩预变量，计算桨距角变化量，并根据桨距角变化量控制变桨系统。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种具有主动支撑电网功能的风机桨距角控制装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：

根据目标电压、目标频率和目标电压下的发电机功率设定值，计算目标工况下的发电机电磁转矩静态值，所述目标工况为发电机工作在正常电力系统状态时的工况；

将目标工况下的发电机电磁转矩静态值与当前工况下的发电机电磁转矩值作差，得到发电机电磁转矩预变量；

根据发电机电磁转矩预变量，计算桨距角变化量，并根据桨距角变化量控制变桨系统。