[发明专利]一种电网频率扰动过程风储协调控制方法及系统有效

专利信息
申请号: 202110534352.5 申请日: 2021-05-17
公开(公告)号: CN113224774B 公开(公告)日: 2022-07-26
发明(设计)人: 王瑞明;丁磊;付德义;代林旺;齐琛;鲍威宇 申请(专利权)人: 山东大学;中国电力科学研究院有限公司
主分类号: H02J3/24 分类号: H02J3/24;H02J3/28;H02J3/38;F03D7/00
代理公司: 济南圣达知识产权代理有限公司 37221 代理人: 闫圣娟
地址: 250061 山东*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 电网 频率 扰动 过程 协调 控制 方法 系统
【说明书】:

本公开提供了一种电网频率扰动过程风储协调控制方法及系统,包括:实时获取电网频率数据,并计算当前电网频率与工频频率之间的差值;基于所述差值确定当前频率扰动模式;根据不同的频率扰动模式,采用基于桨矩角预留的控制策略,并考虑变桨速率对机组载荷特性的影响,利用储能装置释放电能。所述方案充分利用了储能装置能量释放便捷、功率输出无延时、功率输出稳定可控等优点,与风电机组自身一次调频控制策略协同配合,实现减缓轴系冲击载荷与疲劳损伤的目的,对于优化风电机组载荷设计,提升风电机组的“电网友好”特性,保障机组及电网安全稳定运行具有重要意义。

技术领域

本公开属于风储协调控制技术领域,尤其涉及一种电网频率扰动过程风储协调控制方法及系统。

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信息,不必然构成在先技术。

风电渗透率越来越高,电力系统等效惯量不断减小,电网扰动发生的频次也将越来越高。电网扰动对风电机组机械结构频繁冲击导致的机组安全稳定运行问题将日益突出,风电机组安全稳定运行面临重大挑战。

由于风电机组为传统的电力电子式并网,变频器实时监测电网系统频率,当电网系统频率由于电网系统负荷突变等发生扰动时,变流器实时跟踪并调整机组输出电能的频率。该调整过程会导致风电机组发电机的电磁力矩产生振荡,电磁力矩振荡会破坏风电机组传动链系统动载平衡,引起传动链扭振,显著增加传动链、塔筒等风电机组关键部件的疲劳与冲击载荷,进而导致传动链轴系扭振失稳,引发安全事故;另外,由于电磁力矩扰动会引起风电机组变桨剧烈动作(以抑制发电机转速和发电机功率上升),导致风轮气动力矩变化,进而显著增加风电机组叶片根部、塔筒前后方向的载荷。特别是与电网具有强耦合作用的双馈型风电机组,电网频率扰动导致的机组机械系统冲击载荷与疲劳损伤更为显著。

发明人发现,一方面,风电机组发电机电磁力矩振荡激励传动链轴系或塔筒左右方向某阶模态发生共振,进而造成较大的冲击载荷,对风电机组自身结构安全会造成威胁。另一方面,一个电网频率扰动过程在对风电机组机械系统造成冲击载荷的同时,也对机组机械系统部件产生一次疲劳损伤累积过程。整个寿命周期内,频繁的电网扰动过程,对于机组的累积疲劳载荷与损伤不容忽视。采用预变桨的方式实现机组一次调频响应是目前较为常见的控制策略。但是变桨过程中,由于桨距角发生变化以及桨距角变化快慢带来的惯性效应,机组各机械系统部件会承受不同的载荷特性。

发明内容

本公开为了解决上述问题,提供了一种电网频率扰动过程风储协调控制方法及系统,所述方案利用利用储能装置能量释放便捷、功率输出无延时、功率输出稳定可控的优点,与风电机组自身一次调频控制策略协同配合,实现减缓轴系冲击载荷与疲劳损伤的目的。

根据本公开实施例的第一个方面,提供了一种电网频率扰动过程风储协调控制方法,包括:

实时获取电网频率数据,并计算当前电网频率与工频频率之间的差值;

基于所述差值确定当前的频率扰动模式;

根据不同的频率扰动模式,采用基于桨矩角预留的控制策略,并考虑变桨速率对机组载荷特性的影响,利用储能装置释放电能;

其中,当0≤差值<0.1Hz时,判别为频率扰动模式一:机组频率控制进入死区模式,机组自身不采取任何动作;当0.1Hz≤差值<0.15Hz时,判别为频率扰动模式二:首先启用储能装置,根据缺口功率的大小以及电网要求的有功支撑时间,设置储能支撑功率的大小,为电网提供有功支撑,机组预留桨距角不动作;当0.15Hz≤差值<0.2Hz时,判别为频率扰动模式三:首先全额释放储能装置的能量,计算当前系统能量差额,同时,根据当前系统能量差额调整机组预留桨距角大小;当差值≥0.2Hz时:判别为频率扰动模式四,采用储能释放和桨距角调零叠加的模式,在桨距角调零的同时,通过储能装置向电网注入能量;

在所述频率扰动模式三中,且考虑到变桨速率对机组载荷特性的影响,对变桨速率进行动态查表控制,该模式下,变桨速率设定为:

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