[发明专利]一种风电场中长期控制建模方法以及等效模型

权利要求书

1.一种风电场中长期控制建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，对风电场的电压进行控制；

在调度中心给定风电场母线电压指令的情况下，通过测量元件获取风电场当前母线电压、线路阻抗和风电场当前功率输出，计算得到使风电场母线电压达到指令值的风电场所需发出的无功值，从而实现对电压指令的跟踪；

第二步，根据风电场所需发出的无功值，对风电场出力进行控制，同时对风电场有功跟随系统频率进行调节；

主要对风电场有功输出做减少方向的控制；

首先通过电网检测单元对电网频率偏差信号Δf和有功偏差信号进行检测，然后计算出下垂系数R_f；

根据电网频率偏差信号Δf以及计算得到的下垂系数R_f给出额外有功功率增量，与初始风机最大功率输出有功功率参考值相叠加得到新的有功功率调节量；

第三步，根据新的有功功率调节量，对风电场网侧变流器运行进行控制；完成从风电场控制的功率指令到电流指令的转换，进而实现风电场中长期控制的建模；

所述第一步中，风电场所需发出的无功值Q，计算公式如下：

其中，U_wind为风电场母线电压；U_s为系统母线电压；P为风电场向电网输出的有功功率；X为并网线路电抗；

所述第二步中，所述下垂系数R_f的计算公式如下：

其中，Δf_band为系统频率的最大允许变化量，f_N为系统频率的额定值；ΔP_margin为风电场实时可用有功功率的容量，P_N为风电场有功功率的额定值；

所述第二步中，新的有功功率调节量ΔP_g的计算公式如下：

ACE＝(P_g-P_gref)+10B(f_g-f_gref)                (3)

其中，K_p和K_I分别是PI控制器的比例积分增益；ACE为区域控制偏差；t为时间，单位秒；P_g为风电场与电网的实际交换功率；P_gref为计划交换功率；f_g和f_gref分别是电网的实际频率和计划频率；B为电网频偏系数；

所述第三步，对风电场网侧变流器运行进行控制的具体步骤如下：

步骤一，搭建功率转换子模块；

将风电场网侧变流器按照控制逻辑等效成为一个受控电流源，基于d轴电压控制下风电场网侧变流器输出的有功功率和无功功率由电流dq分量来控制；

通过设置PI控制器跟踪有功参考值Pgref和无功参考值Qgref来构成功率外环；

有功无功解耦控制和限流模式选择的网侧逆变器运行控制模块输出为Ipcmd和Iqcmd；

步骤二，搭建电流初始化子模块；

从系统中读取的或者根据控制器模块给定的有功功率和无功功率，母线端电压初值VT0，电压相角Angel；

计算获得初始电流实部ITR0和虚部ITI0；

将得到的电流实部虚部初值从xy坐标转换到以电压为d轴的dq坐标系下；

步骤三，搭建电流与功率计算输出子模块；

将输出得到的Ipcmd和Iqcmd的值与计算得到的ITR0和ITI0的dq坐标系的值相加得到Id和Iq；

经过从dq坐标系到xy坐标系的坐标转换后输出电流的实部和虚部。

2.一种风电场中长期等效模型，其特征在于，应用如权利要求1所述的一种风电场中长期控制建模方法，其包括风电场AVC功能模块、风电场AGC和下垂控制模块、风电场网侧变流器运行控制模块；

风电场AVC功能模块，用于实现风电场的电压控制；

风电场AGC和下垂控制模块，用于实现风电场出力的控制以及实现风电场有功跟随系统频率的调节；

风电场网侧变流器运行控制模块，用于实现风电场控制的功率指令到电流指令的转换，是风电场AVC功能模块、风电场AGC以及下垂控制模块与电网进行交互的中间转换环节。

3.如权利要求2所述的一种风电场中长期等效模型，其特征在于，

所述风电场网侧变流器运行控制模块包括功率转换子模块、电流初始化子模块、电流与功率计算输出子模块。