[发明专利]一种风力发电系统、并网控制方法及装置

权利要求书

1.一种风力发电系统，包括依次连接的风力发电机组、机侧变流器、网侧变流器、并网开关、并网变压器，所述风力发电机组产生的电能通过所述并网变压器并入电网，其特征在于，所述风力发电系统还包括：与所述机侧变流器输出端或者所述网侧变流器输入端连接的直流-直流DC-DC变换器、与所述DC-DC变换器相连接的电池组，与所述DC-DC变换器、所述网侧变流器以及所述机侧变流器通信连接的控制器，其中，

所述DC-DC变换器，用于基于所述控制器的控制进行电压转换；

所述电池组，用于通过充放电平衡所述风力发电机组与所述电网的电能；

所述控制器，用于对所述DC-DC变换器、所述网侧变流器以及所述机侧变流器进行控制，调节所述风力发电机组输出至电网的电能；

所述控制器包括虚拟同步机，所述虚拟同步机用于控制所述网侧变流器调节所述风力发电机组输出至所述电网的电能；

所述虚拟同步机采用有功无功下垂控制所述网侧变流器的运行，所述虚拟同步机的运行满足以下公式：

其中，D为阻尼系数，J为惯性常数，K_w为频率下垂系数，ω_Ref为频率给定，ω₀为所述虚拟同步机的频率，ω_g为电网频率，P_Ref为所述虚拟同步机的功率给定，P_e为所述虚拟同步机的定子功率；

所述虚拟同步机的电压矢量模值满足以下公式：

E_VSG＝E₀+K_V*(V_Ref-V_e)+K_q*(Q_Ref-Q_e)+K_I*∫(Q_Ref-Q_e)；

其中，E₀为额定电压给定，K_v为电压下垂系数，K_q为无功功率下垂系数，K_I为无功功率积分时间常数；

所述虚拟同步机的参考电压矢量满足以下公式：

U_Ref＝E_VSG*sinθ_VSG；

所述虚拟同步的直流功率补偿满足如下公式：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池组具体用于：在所述电网限制所述风力发电机组输出电能时，通过充电储存电能，在所述风力发电机组输出电能不满足所述电网需求时，通过放电使得输出电能满足所述电网需求，以及在所述控制器接收到对所述电网进行消峰填谷的指令时，根据控制器的控制进行充电或放电。

3.一种并网控制方法，应用于如权利要求1或2所述的风力发电系统，其特征在于，所述方法包括：

接收用于指示对所述风力发电机组的输出功率进行调节的调度指令；

在确定所述风力发电机组运行在并网模式时，根据所述调度指令的指示调节所述风力发电机组的输出至所述电网的功率，所述并网模式是指所述风力发电机组产生的电能并入电网；以及

在确定所述风力发电机组运行在离网模式时，建立交流微网、局域电网或者直流微网为负载供电，所述离网模式是指所述风力发电机组产生的电能不并入电网。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述调度指令的指示调节所述风力发电机组的输出至所述电网的功率，包括：

在所述调度指令指示不限制所述风力发电机组的输出功率时，控制所述风力发电机组运行在最大功率点追踪MPPT模式输出电能至所述电网；

在所述调度指令指示限制所述风力发电机组的输出功率时，控制所述风力发电机组以所述调度指令限制的输出功率输出电能至所述电网，将剩余的电能储存至所述电池组；

在所述调度指令指示对所述电网进行消峰填谷时，控制所述电池组进行充电或放电以及控制所述风力发电机组输出至所述电网的电能，调节所述电网的电压；

在所述调度指令指示对所述电网进行二次调压调频时，控制动态调节所述风力发电机组的有功功率和无功功率；以及

在所述调度指令中包含对所述电网的输出功率曲线时，控制所述风力发电机组依据所述输出功率曲线输出电能至所述电网。