[发明专利]用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法及系统，具体为：采集风速，根据不同风速工况，切换到不同的频率响应控制策略，低风速频率响应控制策略：采集系统频差，利用频率下垂调节函数对大幅高频差进行频率响应控制，得到风电机组转速控制指令；中风速频率响应控制策略：采集系统频差，利用频率下垂调节函数对小频差进行频率响应控制，得到风电机组转速控制指令；利用滤波器、模糊控制器对大幅高频差进行频率响应控制；高风速频率响应控制策略：利用滤波器、模糊控制器对大幅高频差进行频率响应控制。本发明为发电企业节约了大量运维成本的同时又不会因为一次调频量不足产生考核。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及风电机组快速频率响应控制技术领域。

背景技术

大电网内发生的扰动故障会引起系统频率大幅波动以及系统频率时刻发生小幅扰动，现有的风电机组频率响应方法有附加功率(auxiliary power，AP)控制、虚拟同步机(virtual synchronous generator，VSG)控制和变锁相环(adjusting phase lockedloop，APLL)控制等，由于附加功率控制简单易行，最为常见。它在原有功率控制环的基础上，引入频率偏差及其微分作为反馈信号，分别模拟同步机的惯性响应及一次调频响应，又称比例-微分(proportional-differential，PD)型频率控制。目前研究方案中，风电机组参与频率控制策略一般都是基于定风速工况或者给定的理想风速模型，较少考虑风机实际运行工况。在风机实际运行工况下，不同风速下风机的功率控制特性不同，不同程度上会影响风机自身功率控制器的设计以及频率响应控制参数的变化，均存在一定缺陷，一是很难适应大小风速不同的风机运行工况，二是不能根据系统频差大小进行分别响应，小频差方式大量反复调节对风资源造成浪费同时也增加了风机调节维护成本，大频差时不能进行迅速响应进行提升系统频率恢复能力。综上，为了适应风电机组长期实际运行方式下频率响应控制，亟需一种新型的风电机组频率响应控制器。

发明内容

发明目的：为解决现有技术存在的风资源浪费、维护成本高等问题，本发明提供了一种用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法及控制系统。

技术方案：本发明提供一种用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1：实时采集风速，若当前采集的风速小于等于X％额定风速，则转步骤2；若当前采集的风速大于X％额定风速，且小于等于额定风速，则转步骤3；若当前采集的风速大于额定风速，则转步骤4；其中30≤X≤40；

步骤2：计算给定频率与机组当前频率之间的频差，若该频差为大幅高频差，利用频差函数对大幅高频差进行频差响应控制，得到当前风机转子转速的调节量，从而通过控制风机的转速控制风电机组的响应频率，所述大幅高频差为大于等于+0.08HZ的频差；

步骤3：计算给定频率与机组当前频率之间的频差，若为小频差，则利用频差函数对该小频差进行频差响应控制，得到当前风机转子转速的调节量，从而通过控制风机的转速控制风电机组的响应频率；否则对频差依次进行滤波、模糊控制后，得到当前风机浆矩角调节量，从而通过调节风机浆矩角控制风电机组的响应频率；所述小频差为0.033HZ～0.08HZ之间的频差；

步骤4：计算给定频率与机组当前频率之间的频差，若该频差为大幅高频差，对大幅高频差依次进行滤波、模糊控制，从而得到当前风机浆矩角调节量，通过调节风机浆矩角控制风电机组的响应频率。

进一步的，所述频差函数如下所示：

式中，f_d为一次调频死区；f_N为系统额定频率；P_N为额定功率；δ％为风电机组一次调频调差率；P₀为有功功率初值，P为机组有功指令，f为系统频率。

进一步的，所述步骤3和步骤4中的模糊控制具体包括如下步骤：