[发明专利]一种基于负荷分层排序控制的风电场参与电网黑启动的方法

说明书

本发明公开了一种基于负荷分层排序控制的风电场参与电网黑启动的方法，包括：步骤S1，通过对风力机、双馈风机和换流器建模组成包含风电场的微网系统整体模型；步骤S2，基于下垂控制策略建立风电场的频率控制模型；步骤S3，建立主要厂用负荷的静态负荷模型；步骤S4，基于隐枚举法对厂用负荷进行分层排序，在微电网黑启动过程中分离和投入厂用负荷。本发明能够有效降低以风电场作为黑启动电源的微电网黑启动初期的功率需求压力，维持系统稳定，提高黑启动成功几率。

技术领域

本发明涉及电网黑启动控制技术领域，具体涉及一种基于负荷分层排序控制的风电场参与电网黑启动的方法。

背景技术

近几十年来，社会发展日新月异，电力系统的技术发展也在不断前行。人们对电力系统的安全性、经济性、可靠性和稳定性的要求越来越高，电力系统的子系统逐渐互连，系统规模渐渐增大。由此带来的逐渐复杂化的系统网架结构使得电网在应对故障时很难快速而准确的进行处理，一旦出现错误的判断和操作，很容易引发极其恶劣的结果，对社会和经济造成巨大的危害和损失。如何顺利实现电网的黑启动，以减少系统大停电带来的危害和损失，成为现代电力系统安全稳定运行的重要研究方向。

电网黑启动意味着整个系统不依赖其他系统的帮助，在出现停电解列的严重故障后，系统中具有自动启动能力的机组例如水力发电站带动没有自启动能力的机组例如火电站启动供电，为各区域的负荷提供电力，实现整个系统的恢复供电。电网黑启动的关键是黑启动电源点的启动与否。水力发电站具有较少的厂用负荷和更快的启动速度等优点，这也是为什么电网黑启动一般选择水力发电站作为黑启动电源，而非并网数量更多的火电站。但是，由于地域资源的限制，中国西北部和内蒙古的几个地区水资源不足，几乎没有水力发电站。如果出现大规模停电的话，输电网的恢复就基本要依赖于外部输电网，难以靠自身恢复供电，故障持续时间变长，这会给停电事故地区带来严重的经济损失。如果能将风电场作为电网黑启动的电源，为系统出现停电事故时提供恢复供电的能力，那么它不仅使风电场获得更大的收益，并且在提高本地电网的安全性与稳定性，减少面对大停电等严重故障时电网的恢复时间和经济损失，提供新的电网黑启动方案等方面都将发挥重要作用。

根据黑启动电源的特点，风电系统也同样具备黑启动机组的条件。然而，目前国内外对于新能源发电系统黑启动能力的研究尚处于起步阶段，对于新能源发电系统的黑启动整体方案多是从理论角度分析，并未进行具体的方案验证和试验验证，诸多涉及黑启动方案的机理和可行性方面的内容还并未深入。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于负荷分层排序控制的风电场参与电网黑启动的方法，以解决我国少水多风地区电网缺乏黑启动电源的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于负荷分层排序控制的风电场参与电网黑启动的方法，包括：

步骤S1，通过对风力机、双馈风机和换流器建模组成包含风电场的微网系统整体模型；

步骤S2，基于下垂控制策略建立风电场的频率控制模型；

步骤S3，建立主要厂用负荷的静态负荷模型；

步骤S4，基于隐枚举法对厂用负荷进行分层排序，在微电网黑启动过程中分离和投入厂用负荷。

进一步地，所述步骤S1具体包括建立风力机的数学模型：

风力机的有功输出与风速的关系为：

其中，P_m风力机输出的机械功率，ρ为空气密度，v_wind为风速，A为风力机叶片扫过的面积；c_p(λ,β)为风力机的功率系数。

进一步地，风力机的功率系数c_p(λ,β)是关于叶尖速比λ和桨矩角β的函数式：