[发明专利]一种基于功率预测的风电并网运行控制方法

摘要

本发明提供一种基于功率预测的风电并网运行控制方法，通过该方法，可以即时预测风力发电功率和获知电网信息，并根据气象信息、电网信息和电机状况，进行自适应地发电，在并网运行时，能降低对电网的冲击，可实现对电网的友好地交互工作。

主权项

一种基于功率预测的风电并网运行控制方法，该方法基于如下系统运行，该系统包括：风力发电机，用于将风能转换成电能，其中该风力发电机采用双馈电机；风机电压、电流、转速采样模块，用于检测电机运行时的电压、电流和转速；气象信息采集模块，用于实时采集风力发电机周边气象信息；刹车卸能模块，用于电机失速时刹车减速；储能模块，包括蓄电池组，用于在未并网时，储存电能；微处理器，用于控制整个发电系统的运行；并网电源逆变装置，其用于将风力发电机并网至电网，所述并网电压逆变装置包括：整流模块，其可将风力发电机的电压整流为直流电压；斩波模块，其可将所述直流电压斩波为方波电压；正弦滤波模块，其可将所述方波电压滤波为正弦电压；变压模块，其可将所述正弦电压变压后输出一个可输入电网的转换电压；可控开关模块，其可导通或截止输入至电网的所述转换电压；第一电压测量模块，其可测量电网的瞬时电压，并输出一个代表该瞬时电压的第一电压信号；第二电压测量模块，其可测量所述转换电压的瞬时电压，并输出一个代表该瞬时电压的第二电压信号；同期指示模块，其可分别输入电网的瞬时电压和所述转换电压的瞬时电压，且所述同期指示模块可输出一个代表电网的电压与所述转换电压同期的同期指示信号；和驱动模块，其可输入所述微处理器发出的指令、所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述同期指示信号，所述驱动模块可输出一个用于控制输出的所述方波电压的频率和脉冲宽度的驱动控制信号至所述斩波模块，且所述驱动模块可输出一个用于控制所述可控开关模块导通或截止的开关驱动信号至所述可控开关模块，以实现与电网的同步并网，并根据微处理器的指令输出功率；该基于发电功率和负载功率预测的风电并网运行控制方法还包括自动发电量控制(AGC)协调模块，基于气象信息和电网信息，预测和控制风力发电机并网时的发电功率，该模块包括：电网数据获取单元，可从电网调度中心实时读取电网量测数据；电网数据分析单元，可对所述电网量测数据进行数据处理和质量判断，判断电网所处的控制区间；发电功率协调单元，由实时发电计划获得基点，并计算电网调节需求，并按照协调控制策略进行调节功率分配，该发电功率协调单元与微处理器相连，并通过微处理器向并网电源逆变装置的驱动模块发出指令，以控制功率输出；该方法包括如下步骤：(1)获取步骤：由所述驱动模块获取所述转换电压的瞬时电压值得到一个子电压，由所述驱动模块获取所述转换电压的相位角得到一个子相位角，由所述驱动模块获取所述转换电压的频率得到一个子频率，由所述驱动模块获取电网电压的瞬时电压值得到一个母电压，由所述驱动模块获取电网电压的相位角得到一个母相位角，和由所述驱动模块获取电网电压的频率得到一个母频率；(2)计算步骤：由所述驱动模块计算所述子电压与所述母电压之差得到一个电压差，由所述驱动模块计算所述子相位角与所述母相位角之差得到一个相位角差，由所述驱动模块计算所述子频率与所述母频率之差得到一个频率差；(3)判断步骤：由所述驱动模块判断是否收到所述同期指示信号，由所述驱动模块比较所述频率差的绝对值与一个预设频率差，由所述驱动模块比较所述电压差与一个预设电压差，若所述转换电压与电网电压同期、所述频率差的绝对值小于所述预设频率差且所述电压差的绝对值小于所述预设电压差，则所述驱动模块控制所述可控开关模块，使得所述转换电压并网于所述电网，否则进入下一个步骤；(4)调控步骤：所述驱动模块将所述相位角差通过PID运算得到一个目标频率，所述驱动模块调整所述子频率等于所述目标频率，且所述驱动模块调整所述子电压等于所述母电压，返回判断步骤；(5)功率控制步骤：驱动模块根据微处理器的指令，实时控制斩波模块的占空比，以控制功率输出满足电网的需求。