[发明专利]考虑风机和系统频率响应特性的调频参数确定方法及系统

说明书

本公开提供了一种考虑风机和系统频率响应特性的调频参数确定方法，获取风机和电网系统的运行状态和参数数据；对基于获取的数据构建的电网动态频率响应模型进行线性化处理，得到虚拟惯量控制下的风机稳态转速偏差量表达式；以风机稳态转速偏差量小于初始转速与预设转速的差值为约束条件，求解风机稳态转速偏差量表达式得到虚拟惯量的调频参数范围；本公开通过对电网动态频率响应模型进行线性化处理，求解转速表达式，得到转速稳态解，求解使稳态解大于预设值的虚拟惯量参数范围，既保证了风机自身运行稳定性，又有效利用旋转动能为系统提供了调频支持。

技术领域

本公开涉及风电技术领域，特别涉及一种考虑风机和系统频率响应特性的调频参数确定方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着风电技术的迅速发展，双馈风机通过电力电子设备并网，电力系统中的常规同步发电机组并网容量逐步减小。风电机组具有控制灵活、响应速度快等优点，但机组转速与系统频率解耦，无法主动响应系统频率变化，更不能提供惯量和一次调频支持。风电的大规模接入导致电力系统有效惯量不断降低，在系统发生故障或出现大功率缺额时，容易引发频率安全问题，不利于系统的频率稳定。

为保证电力系统安全可靠运行，降低风电并网对系统频率的影响，风电需要具备一定的惯性响应和一次调频能力。目前，风电发展领先的国家基于市场机制在电网导则中做出规定，促使风电机组参与系统频率控制，其基本出发点是希望风电能够承担常规同步发电机组的部分调频服务。国内外学者对风电机组参与系统频率调节进行了大量研究，主要的频率控制策略包括虚拟惯量控制和减载控制。其中，减载控制又包括超速控制和桨距角控制，机组稳态时处于限功率运行模式，偏离了最大功率运行点(Maximum Power PointTracking,MPPT)，造成了风能的浪费。考虑到系统发生大的频率扰动事故的概率较小，因此该类策略的经济性有待进一步评估。采用虚拟惯量控制的机组无需预留备用，在系统频率下降时，对风机的有功控制环节附加一个功率增量，使转子减速以释放其存储的部分旋转动能，增大风机的有功输出，为系统提供有功支持，帮助系统频率的恢复。

本公开发明人发现，为实现风能的最大利用，风机往往运行在MPPT模式。考虑到风机的旋转动能是十分有限的，需合理利用以减缓频率的过快变化，提升频率变化低点，为常规机组的一次调频提供更多的反应时间，减小电网频率故障的严重程度。因此，虚拟惯量控制的参数选择尤为关键。如果虚拟惯量参数设置过小，则旋转动能释放不充分，调频效果较差；虚拟惯量参数设置过大，则容易导致机组过度响应，甚至出现运行失稳的问题，且退出调频后易引发系统频率的二次跌落，不利于系统频率的稳定。目前的虚拟惯量控制策略大多缺乏对调频参数的深入分析，尚无法根据风机和系统的频率响应特性设置合理的调频参数，无法保证风机自身运行稳定性，也无法有效利用旋转动能为系统提供调频支持。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种考虑风机和系统频率响应特性的调频参数确定方法及系统，通过对电网动态频率响应模型进行线性化处理，求解转速表达式，得到转速稳态解，求解使稳态解大于预设值的虚拟惯量参数范围，既保证了风机自身运行稳定性，又有效利用旋转动能为系统提供了调频支持。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种考虑风机和系统频率响应特性的调频参数确定方法。

一种考虑风机和系统频率响应特性的调频参数确定方法，包括以下步骤：

获取风机和电网系统的运行状态和参数数据；

对基于获取的数据构建的电网动态频率响应模型进行线性化处理，得到虚拟惯量控制下的风机稳态转速偏差量表达式；

以风机稳态转速偏差量小于初始转速与预设转速的差值为约束条件，求解风机稳态转速偏差量表达式得到虚拟惯量的调频参数范围。