[发明专利]一种海上风力发电机与柴油发电机协同控制方法及系统

说明书

本发明提供一种海上风电场大孤岛模式风力发电机与柴油发电机协同控制方法、系统；所述方法包括：通过测量获取相关参数，并将所述相关参数输入至控制器中；根据预设值获取相关参数的参考指令；根据所述相关参数及所述相关参数的参考指令进行差值运算，得到差值，将所述差值输入至控制器，得到控制指令；根据所述控制指令对风力发电机及柴油发电机进行控制。通过风机机侧变流器和桨距角的有功功率控制与网侧变流器的无功控制与柴油发电机相协调，增强了海上风电场大孤岛模式的负载能力、系统惯性、有功快速响应能力以及系统无功电压稳定性；在后备柴油发电机燃油限制下延长了海上风电场大孤岛运行时间，风柴协同运行还使得大孤岛系统可控性增强。

技术领域

本发明涉及海上风电场大孤岛系统控制技术领域，特别是涉及一种海上风力发电机与柴油发电机协同控制方法及系统。

背景技术

当海上风电场高压送出海底电缆发生事故或台风造成陆上送出架空线路故障时，海上风电场将失去外部电网联系。海上风电机组在失电后的较短时间内虽然有一定的保持通讯控制能力，但已不具备抗盐雾、偏航、顺桨等大功率电机操作的能力。同时，根据规范要求海上升压变电站需配应急电源，确保通信电源、监控电源、事故照明、事故通风、消防火灾系统、逃生设备和导航设备等应急负荷，国外大多采用备用柴油发电机及储油箱供电方式。柴油发电机组除了作为海上升压站的应急电源之一，也有项目中用于为孤网情况下的风电机组提供备用电源，使得风电机组内的辅助设备在电网断电超过一定时间后能通过该电源供电的方式使其保持在工作状态，西门子公司称这种方式为大孤岛模式。

现有海上风电场大孤岛模式设计中，可配置的柴油发电机容量严格受海上升压站空间及成本限制，其容量仅能满足海上风电场升压站应急负荷与所有风机的辅助负荷总量。实际中若考虑大容量风力发电机组变压器损耗和风力发电机偏航负荷，所配辅助柴油发电机无法满足海上风电场大孤岛模式中所有辅助设备的用电需求，且远海运输燃油耗时长成本高，海上平台单次储油量仅可满负荷运行几十小时，远小于高压海缆故障修复时间。作为风力发电场，在天气条件允许的情况下，风力发电机就是最好的补充或替代电源。风力发电机的常规工作方式为最大功率跟踪模式，即尽可能地俘获当前风速下的最大能量。但由于海上风电场大孤岛模式下，除偏航负荷外，需要供电的负荷总量与系统有功损耗总量之和通常远低于单台风力发电机额定容量，这就要求风力发电机有降功率、低功率运行的能力；同时柴油发电机作为海上风电场大孤岛系统的唯一参考电源，其容量显著小于与不断增长的海上风力发电机单机容量，风机快速增减功率输出均会造成柴油发电机失稳从而导致大孤岛系统崩溃，这就要求风力发电机具有与柴油发电机的协同运行能力，与柴油发电机共同维持大孤岛系统的稳定运行。

发明内容

针对以上所述问题，本发明提出一种海上风电场大孤岛模式风力发电机与柴油发电机协同控制方法，从有功-频率和无功-电压两个方面，改进全功率型风力发电机的控制策略，使其在分担柴油发电机发电任务的同时，增加大孤岛系统负荷容量、增强系统惯性、稳定系统电压以及维持柴油发电机在指定状态下运行。

本发明一个实施例提供一种海上风电场大孤岛模式风力发电机与柴油发电机协同控制方法，包括：

通过测量获取相关参数，并将所述相关参数输入至控制器中；其中，所述相关参数包括：风力涡轮机的转速、柴油发电机的转速、柴油发电机的有功功率、柴油发电机的无功功率、大功率负载投入指令及母线电压；所述大功率负载为单次投入的负载功率导致柴油发电机输出超出其容量范围或引起柴油发电机失稳时，需要风力发电机满足负载需求的功率增量；

根据预设值获取相关参数的参考指令；其中，所述相关参数指令包括：风力涡轮机的转速参考指令、柴油发电机的转速参考指令、柴油发电机的有功功率参考指令、柴油发电机的无功功率参考指令、母线电压的参考指令；