[发明专利]一种风电机组实现自主调频的功率调节方法

说明书

本发明公开了一种风电机组实现自主调频的功率调节方法，当所接电网频率处于正常范围时，所述变流器通过所述DC/DC变换器将所述储能单元的电量维持在预设状态；否则：当所接电网频率的监测量低于正常范围的下限时，通过对DC/DC变换器的控制，将所述储能单元的能量经所述DC/DC变换器、直流母线和网侧变换器输送至所接电网以提供该输出功率的预期增加值；该风电机组实现自主调频的功率调节方法通过储能单元及DC/DC变换器提供输出功率的预期增加值，以实现所接电网频率的监测量低于正常范围下限的自主调频需求；风电机组通过斩波器的功率消耗能力，以及主控的调整能力，以实所接电网频率的监测量高于正常范围上限的自主调频需求。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风电机组实现自主调频的功率调节方法。

背景技术

风电机组调频包括惯量响应和一次调频，与频率稳定性密切相关，其主要作用是当电网频率发生变化时使在网机组的负荷能在允许的范围内进行快速调整，以弥补电网的负荷缺额，进而确保电网频率的稳定。

风电场发电系统受间歇性风能限制，功率出力稳定性较差；风电机组与电网的交互引入了变流器的控制，减弱了与电网的耦合特性，降低了系统惯量和过载能力，当电网频率受到扰动时风电机组不具备传统采用同步发电机直接并网的火电机组固有的调频能力。

随着风电装机容量的增大，储能技术和风功率预测技术的进步，风电场很可能将成为参与电力系统频率调整的重要甚至主要角色。因此需要积极推进风电场和风电机组的调频功能研发，提高风场电网电能质量、经济效益和管理水平。

现已提出关于风电机组调频技术主要包含下述三大类：

(1)机械能备用，让电机转速升高或增大桨距角，使风电机组工作在非最佳工作点，留出一定的备用容量；

(2)在风电机组或风电场的交流并网点并联一定容量的储能装置，由于储能装置独立于风电机组，只要增加储能装置的调频控制策略即可，无需对现有风电机组运行进行调整；

(3)在风电机组直流母线侧增加储能单元，变流器与储能单元 BMS之间相互通讯和协调控制，虽然增加开发设计难度，但是能增强变流器的稳定运行和抗扰动能力。

上述第一类方式无法使得风电机组工作在最佳的工作点，风电机组难以实现发电量的最大化；

上述第二类工作方式需要增加储能装置的成本，风电机组调频功能整体实现成本较高；

上述第三类风电机组调频技术要求储能单元能向电网输出和从电网吸收一定的功率，储能单元的电量工作点必须维持在50％附近，使得储能单元容量得不到充分利用，增加风电机组使用储能单元实现调频功能的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：风电机组工作在最佳的工作点，使其发电量的最大化，满足经济效益的要求，同时又充分利用储能单元容量，降低风电机组调频功能整体实现成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种风电机组实现自主调频的功率调节方法，风电机组包括风力发电机、主控、变流器、DC/DC 变换器及储能单元，变流器包括网侧变换器、机侧变换器和斩波器，网侧变换器和机侧变换器直流端相连形成直流母线，斩波器跨接于直流母线，DC/DC变换器的一端与直流母线连接，另一端与储能单元连接，其特征在于：当所接电网频率处于正常范围时，变流器通过DC/DC 变换器将储能单元的电量维持在预设状态；否则：当所接电网频率的监测量低于正常范围的下限时，计算风电机组向所接电网输出功率的预期增加值，通过对DC/DC变换器的控制，将储能单元的能量经 DC/DC变换器、直流母线和网侧变换器输送至所接电网以提供该输出功率的预期增加值；当所接电网频率的监测量高于正常范围的上限时，计算风电机组向所接电网输出功率的预期减小值，当该输出功率的预期减小值处于所述斩波器能力范围内时，该输出功率的预期减小值由斩波器消耗；当该输出功率的预期减小值超出斩波器能力范围后，该输出功率的预期减小值由主控通过降低所述风力发电机的输出功率来平衡。