[发明专利]一种双馈风机参与电网一次调频的变下垂系数控制方法

权利要求书

1.一种双馈风机参与电网一次调频的变下垂系数控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)采集实时风速，同时对电网频率偏差信号Δf进行实时监测；

步骤2)在传统转子有功控制器中加入自定义变下垂特性单元，通过所述自定义变下垂特性单元整定不同风速下双馈风机参与电网一次调频的下垂控制调差系数；

步骤3)基于灰狼优化算法优化下垂控制的调差系数，使得双馈风机能根据当前风速自动选择最优的下垂控制调差系数；

步骤4)根据所述电网频率偏差信号Δf、整定优化后的下垂控制调差系数得出额外有功功率增量并根据所述有功功率增量参与调频；

所述步骤3)中基于灰狼优化算法优化下垂控制的调差系数具体包括如下步骤：步骤3-1)针对不同风速，基于调差系数公式随机定义生成一组灰狼群，参见式(3)，该步骤用到灰狼优化算法中最初始的寻找局部可能最优解范围；

其中，是灰狼个体与猎物之间的距离，t是迭代次数，和是系数向量，是猎物经t次迭代的位置，是灰狼经t次迭代的位置；

步骤3-2)控制要求优化后的目标函数在约束条件内最小，以达到最佳的功率点追踪，根据式(4)构建目标函数：

其中，f(x)为频率超调量，Δf_max为频率响应过程中最大频率偏差量；

根据式(5)至式(12)构建所述目标函数的约束条件为：

v_in＜v＜v_out                          (5)

式中，v为风速，v_in为切入风速，v_out为切出风速；

Δf₀≤0.2Hz                          (6)

式中，Δf₀为频率偏差允许值；

ω_min≤ω_ref≤ω_max                           (7)

式中，ω_min为转速的最小值，ω_ref为转速参考值，ω_max为转速的最大值；

β_min≤β_ref≤β_max                         (8)

式中，β_min为桨距角的最小值，β_ref为桨距角参考值，β_max为桨距角的最大值；

式中，P_m为双馈风机的机械功率，C_p为风能捕获系数，C_p，max为最大风功率追踪时的最大风能捕获系数，v_n为额定风速；

式中，ω_r为转速；

式中，P_G为双馈风机的输出功率，K_C为MPPT系数，ω_r,n为额定转速；

式中，f为频率，t'为时间，该约束条件确保频率响应过程不会出现频率二次跌落；

根据式(13)联立方程，基于灰狼优化算法，寻找对应风速下最优的调差系数，使得频率超调量f(x)在各约束条件的约束下最小；

步骤3-3)根据式(14)构建广义目标函数F(x)：

F(x)＝f(x)+δ(t)H(x)               (14)

式中，f(x)为原目标函数，δ(t)H(x)为惩罚项，δ(t)为惩罚力度，H(x)为惩罚因子；步骤3-4)分别计算每个灰狼个体的所有约束条件的惩罚因子，并根据式(14)计算每个灰狼个体的适应度值，记录最优适应度值及对应位置；

步骤3-5)判断惩罚因子H(x)是否达到精度要求或是否达到最大迭代次数，若是则算法结束，输出最优解；否则，执行步骤3-6)；

步骤3-6)将适应度值排列前三位的灰狼个体位置分别记为作为决策层，按照式(15)计算其他个体与的距离，并根据式(16)-(17)更新每个灰狼个体的位置，重新返回步骤3-4)；

式中分别表示α，β和δ与狼群中其他个体的距离；分别表示α，β和δ的当前位置；为系数向量，t为迭代次数；

式(16)分别定义了狼群中ω个体朝α，β和δ前进的方向和距离，式(17)表示狼群中ω个体的最终位置。