[发明专利]一种计及辅助调频服务的双馈风电场的等值建模方法

说明书

本发明公开了一种计及辅助调频服务的双馈风电场的等值建模方法，其特征是按如下步骤进行：1、搭建双馈风电场的详细模型；2、随机产生双馈机组的输入风速；3、判定双馈机组参与辅助调频服务的工作方式；4、依据辅助调频服务工作方式的差异完成机群划分并用等值量表征机群；5、建立双馈风电场的等值模型。本发明实现了对双馈风电场内部机组参与电网辅助调频服务时工作方式的准确表征，提高了双馈风电场等值模型对风电场功率外特性的拟合精度。

技术领域

本发明涉及风电并网系统的稳定性研究领域，具体地说是一种计及辅助调频服务的双馈风电场的等值建模方法。

背景技术

在“发展风电、光电等可再生能源，提高清洁能源消纳水平”的政策指引下，我国新能源发电的并网容量将继续增加，而兼负传统调频任务的部分火电机组则面临关停风险。新能源占比上升、火电占比下降的趋势将大幅降低电力系统的惯性响应、一次调频及二次调频的能力，使我国电网的调频压力进一步增加。为保证电力系统的安全可靠运行，降低风电接入对电网频率和稳定性的影响，风电越来越被认为需要承担常规电源的辅助调频服务。双馈异步风电机组参与电网辅助调频服务的方式主要包括虚拟惯性方式、转子超速方式和变桨距角方式。根据双馈机组的运行特性及调频方式的适用范围，采用综合调频策略，即在低风速段采用虚拟惯性调频方式，中风速段采用转子超速调频方式，高风速段采用变桨距角调频方式，可以最大限度的发挥不同工况下双馈机组的调频潜力，进而增强整个双馈风电场参与电网辅助调频服务的效果。

风电并网特性研究需要准确度高、计算速度快的风电场模型。与火电厂、核电站相比，风电场包含的风电机组数量多、容量小，如果采用完全保留风电场内部拓扑结构的风电场详细模型，虽然可以保证仿真结果的精度，但是将出现仿真时间长、潮流难以收敛或者仿真软件计算规模难以承受等问题。因此，国内外学者推荐使用基于同调等值建模思想的风电场等值模型。目前，双馈风电场等值建模方法的研究多围绕同调机群的划分和聚合分类算法而展开，对于机群划分指标的提取，考虑的主要是风功率特性曲线工作区段的差异、发电机转速的差异以及桨距角、撬棒保护、卸荷保护等动作的差异，未曾计及辅助调频服务对双馈风电机组运行特性以及同调机群划分结果准确性的影响。例如在辅助调频服务方式下，双馈风电机组将不再运行于最大功率点追踪模式，机组间转速的差异也将缩小，原有同调机群的划分方法难以适用。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供一种计及辅助调频服务的双馈风电场的等值建模方法，以期能准确表征双馈风电场内部各台机组参与电网辅助调频服务时工作方式的差异，从而使双馈风电场的等值模型更加准确地拟合风电场的功率外特性。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

一种计及辅助调频服务的双馈风电场的等值建模方法，所述双馈风电场是由m台型号相同的双馈异步风电机组组成，每台双馈异步风电机组经过其机端变压器升压后，通过电缆线路接入风电场中压母线，然后经风电场主变压器二次升压，最终从双馈风电场出口处通过双回电缆线路并入电网；所述双馈异步风电机组中包括：风力机、双馈异步发电机、网侧变流器、转子侧变流器以及并联在所述网侧变流器和转子侧变流器之间直流母线上的电容、转子侧Crowbar保护电路；按如下步骤进行：

(1)搭建双馈风电场的详细模型；

(2)随机产生双馈机组的输入风速；

(3)判定双馈机组参与辅助调频服务的工作方式；

(4)依据辅助调频服务工作方式的差异完成机群划分并用等值量表征机群；

(5)建立双馈风电场的等值模型。

优选地，步骤(1)所述详细模型包括：风电场内各台双馈异步风电机组的单机模型、双馈异步风电机组间的电缆模型、机端变压器模型以及主变压器模型。