[发明专利]一种提升风力机主动支撑能力的平滑减载控制方法

说明书

本发明公开了属于风电场负荷频率控制技术领域的一种提升风力机主动支撑能力的平滑减载控制方法。包括步骤1：确定风电机组参与系统一次调频的负荷频率控制模型；步骤2：求出风电机组的原始功率，并对风电机组进行固定减载，得到风电机组固定减载后的功率；步骤3：采用小波包分解法对风电机组固定减载后的功率进行分解，选取最低层满足1min和10min波动要求的低频信号作为风电并网功率的期望值；步骤4：采用变结构PID对风电机组的桨距角进行控制，并采用粒子群算法对变结构PID进行参数整定；步骤5：对频率控制品质和风电并网功率的波动性进行验证。本发明使风电既具有参与系统一次调频的能力，又满足风电并网功率波动要求。

技术领域

本发明涉及风电场负荷频率控制技术领域，尤其涉及一种提升风力机主动支撑能力的平滑减载控制方法。

背景技术

随着全球能源危机加剧，风电作为可靠的可再生能源发展迅速，但是大规模接入对电网的安全稳定运行提出了挑战。因此，改变风电场内机组的输出功率，使风电场参与电力系统调频，对缓解常规机组的调频压力，维持电网功率与频率的稳定都具有重要意义。

因为对并网风电场输出有功功率1min和10min波动有所限制，所以采用小波包分解法对风电固定减载下的原始出力进行分解，求出满足1min和10min波动的功率期望值，实现平滑减载。小波包分解是一种更精细的分解方法，它不仅对信号的低频部分进行分解，还对高频部分也进行了分解，有助于了解到信号更加细节处的特征，从而提高了时频分辨率，可采用小波包分解法对固定减载下的功率进行分解，将最低层满足1min和10min波动要求的低频信号作为风电并网功率的期望值。

通过调节桨距角和转速使风电的输出功率尽可能地跟随功率给定值，因其风速具有较大的波动性，传统PID控制控制效果不佳，需要采用变结构PID对桨距角进行控制及风电机组平滑减载参与系统一次调频的方法，在不额外增加储能的前提下，通过调节桨距角和转速来解决常规风电场参与一次调频时并网功率波动大的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种提升风力机主动支撑能力的平滑减载控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定风电机组参与系统一次调频的负荷频率控制模型；

步骤2：根据一组实时风速，求出风电机组的原始功率，并对风电机组进行固定减载，得到风电机组固定减载后的功率；

步骤3：采用小波包分解法对步骤2得到的风电机组固定减载后的功率进行分解，选取最低层满足1min和10min波动要求的低频信号作为风电并网功率的期望值；

步骤4：采用变结构PID对风电机组的桨距角进行控制，并采用粒子群算法对变结构PID进行参数整定；

步骤5：对频率控制品质和风电并网功率的波动性进行验证。

所述步骤1中的负荷频率控制模型包括：

调速器模型：

式中，ΔP_V为调速器的输入，Δu为控制器输入指令，ΔP_G为调速器输出指令，R为调差系数，T_g为调速器惯性时间常数；

非再热汽轮机模型：

式中，ΔP_T为汽轮机输出功率变化，T_t为汽轮机惯性时间常数；

发电机与负载模型：