[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

说明书

本发明涉及双馈风机参与电网一次调频的变下垂系数控制方法，包括如下步骤：步骤1）采集实时风速，对电网频率偏差信号进行实时监测；步骤2）将一个自定义变下垂特性单元加入到传统转子有功控制器，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；步骤4）根据所述电网频率偏差信号、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。有益效果为：避免因调差系数设定过小，导致风电机组过度响应造成频率二次跌落；提高控制精度，具有更好的自适应能力，可充分利用实时机组可用容量，提升机组频率响应能力。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种双馈风机参与电网一次调频的变下垂系数控制方法。

背景技术

风力发电技术成熟、建设周期短、成本较低已逐渐成为世界各国大力发展的新能源之一。风电场作为可再生能源，虽然在节能减排、优化电源结构方面具有一定价值，但自然界的风具有不稳定性，风速时大时小，具有很强的随机性和不可控性。因此风电大规模并网势必会对系统频率稳定方面造成很大影响。

双馈风力发电机是风力发电的主流机型。由于双馈风力发电机转子与电网间通过变换器相连，使风机的转子转速与系统频率完全解耦，不能响应系统频率的变化。因此，大规模风电并入电网后将导致系统的调频能力减弱，影响系统的稳定性。并且，风电机组的调频能力与其当前风速紧密相关，在低风速段，风电机组的减载备用较少，调频能力有限，若过分利用风电机组减载备用能量和转子动能将容易导致风机失速退出运行；而在高风速的情况下，风电机组的减载备用比较充足，可提供的调频功率多，调频能力较强。

目前，一些国内外专家学者对基于变下垂控制系数双馈风力机组参与电网一次调频的控制方法进行了研究。但是，在现有研究中，有的忽略了自然风的脉动性和不确定性，只在固定风速下进行仿真验算。有的方法并未考虑到双馈风电机组自身的控制规律，仅简单采用固定下垂系数。若下垂系数设定偏小，将导致风电机组过度响应，造成系统频率二次跌落；若下垂系数设定偏大，将无法充分发挥风电机组的频率响应能力。有的只是选取少数风速点，求得对应风速下调差系数的值，通过所得数据拟合成变下垂控制曲线，控制精度不足，仍有很大提升空间。

发明内容

针对上述现有技术的不足，解决由少量数据拟合成下垂控制曲线，控制精度不足、因调差系数设定过小，导致风电机组过度响应造成频率二次跌落以及因调差系数设置过大，导致无法充分发挥风电机组的频率响应能力的问题，本发明提出了双馈风机参与电网一次调频的变下垂系数控制方法，具体由以下方案实施：

所述双馈风机参与电网一次调频的变下垂系数控制方法，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。

所述双馈风机参与电网一次调频的变下垂系数控制方法的进一步设计在于，所述步骤2)中自定义变下垂特性单元根据式(1)完成双馈风机参与电网一次调频的下垂控制调差系数的整定，

式(1)中，Δf₀为频率偏差允许值，设为0.2Hz，f_N为电网额定频率50Hz，P_del’为风电场中n台双馈风机减载的总储备功率，P_WN为风电场的额定有功功率；