[发明专利]改善双馈风力发电机组并网性能的方法

摘要

本发明公开了一种改善双馈风力发电机组并网性能的方法，包括如下技术措施：1）实施恒无功功率控制策略；2）实施恒电压控制策略；3）实施“零”电压穿越策略；4）实施高电压状态、低电压状态短时运行策略。本发明通过采用上述技术措施，使双馈风力发电机组并网完全满足国家电网的要求，部分指标例如低电压穿越还优于国家规定，还具备目前国家尚未规定，但事实存在，将来必然要规定的性能，例如高电压穿越性能；另外，由于本方法性能优越、功能强大，无论是大型风场并网还是分布式、分散式、微（电）网并网，均可涵盖，具有广泛的适用性。

主权项

一种改善双馈风力发电机组并网性能的方法，包括如下技术措施：1）.实施恒无功功率控制策略，当风力发电机上网点电压降低/升高时，对电网提供无功功率支撑，发出/吸收无功电流，帮助风力发电机电压恢复；所述恒无功功率控制策略的具体步骤是，首先判断风力发电机组实际发出的无功量Qx，然后根据中控室的无功给定指令值Q，求出风力发电机组需补偿的无功量△Q，即△Q=Q‑Qx；根据当前电压值求出需提供支撑的无功电流值IQ，控制无功电流流入/流出风机，从而实现了恒无功控制策略；相应的配套技术措施是，在全运行范围内双馈发电机采用具有特殊降温结构的异步发电机；以解决风力发电机按行标发送无功功率、发电机运行在低转速状态时，因发电机温升过高而停机的问题；2）.实施恒电压控制策略，确保风机出口电压稳定在允许运行的范围之内，所述恒电压控制策略的具体步骤是，根据风力发电机组允许运行的最大电压Umax以及正常运行的最小电压Umin，确定风力发电机组的对应参考电压Umaxref以及Uminref，风机电能监测模块以及变频器的电压监测模块监测风机出口电压Uw，当风力发电机出口电压Uw大于或者小于风机正常运行范围时，求出偏差电压Udev，Udev=Uw‑Umaxref或者Udev=Uminref‑Uw；控制异步双馈发电机定子最大能力地发/收无功电流IQ，当Udev=0（或｜Udev｜＜2.5%Un）时停止发/收无功电流；如果异步双馈发电机定子最大能力发/收的无功电流仍然不能消除电压误差时，控制网侧变频器GSC，使之提供部分无功电流，确保风机出口电压稳定在允许运行的范围之内；相应的配套技术措施是：短时恒压动态调节控制时，网侧变频器GSC选用大功率变频器、发电机选用大容量的发电机，以增强其发/收无功电流的能力；升压变压器选用高阻抗电压的有载可调变压器，使风机出口电压稳定在允许运行的范围之内；短期恒压动态调节控制时，网侧变频器GSC选用大容量变频器，以增强其发/收无功电流的能力；升压变压器选用高阻抗电压的有载可调变压器，通过调整变压器抽头的分接档位，改变变压比，使风机出口电压稳定在允许运行的范围之内；3）.实施“零”电压穿越策略，满足电网对风力发电机组低电压穿越能力的要求；一方面，通过采用大功率网侧变频器GSC、机侧变频器MSC，解决因变频器容量小，“零”穿越的瞬间短路电流较大，对发电机等部件冲击较大，而变频器的泄放能力有限，变频器会自我保护而停机的问题，另一方面，通过采用高阻抗电压的变压器，当PCC1点电网电压跌落到“零”时，风机出口电压与电网电压仍存在一定的电压降dUT，因变压器电抗值较大，该电压降dUT也较大，再一方面，通过风机提供的无功电流IQ可以进一步提高风机出口电压，从而有效保证风电机组能够在电网发生短路，电网PCC1点电压跌落为“零”时，风机仍不脱网，实现双馈风力发电机组的“零”电压穿越；4）.实施高电压状态、低电压状态短时运行策略，使双馈风力发电机组具备高电压穿越的能力；在措施1）、2）、3）的基础上，再增加如下技术措施：当电网电压出现过低时，动态调节风力发电机的定子和网侧变频器GSC的无功功率，结合高阻抗电压的变压器，能将风机出口电压最大上调20%Un，让双馈风力发电机组在较低电压状态下短时运行；当电网电压出现异常增高时，动态调节风力发电机的定子和网侧变频器GSC的无功功率，结合高阻抗电压的变压器，能将风机出口电压最大下调20%Un，让双馈风力发电机组在较高电压状态下短时运行。