[发明专利]一种混合型风电场的次同步振荡频率的预测方法

说明书

本发明公开了一种混合型风电场的次同步振荡频率的预测方法，所述方法包括：建立混合型风电场的数学模型；获取所述混合型风电场的控制参数，基于所述控制参数，预测所述混合型风电场的谐振频率点；根据预测到的谐振频率点对所述混合风电场系统进行调整，以抑制混合风电场次同步谐振的发生。本发明基于模型降阶思想去建立混合风电场模型，并通过混合风电场的数学模型以及控制器参数预测混合型风电场的谐振频率点，并根据所述谐振频率点提前在系统中添加保护措施，以避免发生次同步谐振，保证混合风电场并网系统持续安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及风电场技术领域，特别涉及一种混合型风电场的次同步振荡频率的预测方法。

背景技术

近些年来，随着能源的日益紧张，对于电力行业而言，可再生能源发电的应用不断增加，到目前为止，在全球范围内已经具有了两种可以大规模可再生能源发电的形式，分别是太阳能的光伏发电和风力发电。根据国家能源局发布的通告可以知道，2020年我国可再生能源装机总容量将达到3.3亿千瓦，2030年将超过8亿千瓦，其中，将会有2/3以上位于我国的“三北”地区。“三北”地区的特殊的地理位置环境，使得我国的可再生能源资源和负荷需求具有明显的逆向分布特点，明显的特点就是资源的中心距离中心负荷长达1000-4000公里，基于此，大基地、远距离传输是我国可在再生能源发展必须克服的难题。随着可再生能源的发展，电压源换流器(Voltage-source Converter,VSC)也越来越在电力系统中扮演更加重要的角色，VSC和传统的电机相比较，VSC可以更加优越的实现高效率的能源转换，同时VSC具有更宽的带宽控制范围，但是，造成了电网和VSC之间的动态作用可能在很宽的频率范围内引起系统的振荡。

目前，风力发电系统中主要是变速恒频双馈感应发电机(doubly-fed inductiongenerator,DFIG)、永磁直驱同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)和恒速恒频异步发电机(constant speedconstant frequency WTGS)三大风力发电机型，其中因为变速恒频双馈感应发电机(DFIG)和永磁直驱同步发电机(PMSG)的风力发电系统的桨距角可调，因此，能够在风电变化较大的范围内均可以保持最佳叶尖速比和实现最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)运行，而且两种机型都具有有功功率和无功功率解耦控制等优良特性。DFIG风力发电系统还具有励磁变频器容量小、变速运行范围宽和电机体积小等优势，同时，DFIG转子侧经过背靠背变流器实现交流励磁，使得发电机定子侧输出恒定频率的交流电，同时是电功率也可以通过定、转子侧双向通道与电网进行能量交换，但是，DFIG风力发电系统的定子端是直接与电网相连接的，这就使得变速恒频双馈感应发电机对电网的扰动异常敏感且非理想电网条件下的控制策略也会非常的复杂。与DFIG风力发电系统相比较，风力机不经过齿轮箱直接与永磁直驱同步发电机想连接的PMSG风电机组通过全功率换流器与电网间接相连，PMSG风力发电系统的变流器的容量大且无需电网提供励磁电源，其机侧变流器(motor side converter,MSC)将同步机发出的交流电整流为电压恒定的直流电，再经网侧变换器(grid side converter,GSC)逆变成交流电馈入电网，减少了发电机齿轮箱故障及电刷滑环损耗的同时，在电压不平衡及故障等非理想电网条件下的控制策略也相对简单，因此具有比DFIG风电系统更加优秀的电网适应能力及控制性能，但该类发电系统的永磁机极对数较多，导致发电机的体积庞大，从而增加了制造成本与难度。由此可以预见，双馈型风力发电技术和永磁直驱型风力发电技术作为两大主流风电技术，必定将会在未来更高容量的风电系统构成中占据一席之地。同时，若根据两大主流风电机型的各自优势对其进行合理配置形成相邻或混合风电场群还有望提高整个大容量风电场的运行稳定性及所并电网的电能质量。