一种考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略。针对风机在频率响应初期过早释放调频动能导致后续对频率最低点改善效果不佳的问题，该方法基于次优功率曲线法，通过调整风机对电网提供有功支撑的起始时间，发现令风机适当延时参与一次调频能改善频率最低点，并基于线性系统的可叠加性和“令风机出力最大程度地对频率最低点进行功率补偿”的原则，提出了一种风机最优延迟时间的估计方法，进而设计出一种考虑延迟支撑的风机一次调频控制策略。本发明专利技术在不改变系统调频控制结构的前提下加强了风机和同步机的出力配合，改善了对频率最低点的提升效果。了对频率最低点的提升效果。了对频率最低点的提升效果。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略


[0001]本专利技术属于电力系统调频领域，具体涉及一种考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略。

技术介绍

[0002]随着风电并网规模不断增大，为保证电网频率质量与运行稳定，迫切需要风电参与电网一次调频。现阶段广泛应用的基于风轮动能释放的一次调频控制主要包括以下几类：虚拟惯性控制、下垂控制、综合惯性控制和步进惯性控制。这类控制具有响应速度快、适用于全风速和发电效率高的特点，但普遍存在风机可利用动能有限、有功支撑时间较短的问题。因此，如何有效地利用这部分有限且持续时间较短的风轮动能，对电网频率的改善至关重要。
[0003]调研发现，现有相关研究大都令风机在频率事件发生时立即提供有功支撑，这种调频方式使得风机过早释放有限的调频出力，忽视了短时风机出力与长期同步机出力在时间层面的配合，容易在调频后期引发电网频率二次跌落，进而影响对全时段频率最低点的改善效果。
[0004]基于上述情况，目前迫切需要一种充分考虑风机出力不可持续性的风机一次调频控制策略，在利用风轮动能辅助电网调频的同时，加强风机与同步机的出力配合，尽可能减小风机过早释放动能对频率调节的负面影响。但是现有技术中尚无相关描述。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略，通过延迟风机提供有功支撑的时间，以增大频率响应初期的频率变化率为代价，换取调频后期频率最低点的提升。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略，包括以下步骤：
[0007]步骤1、获取电网参数如下：发电机惯性时间常数H，调速器下垂系数R，负荷阻尼系数D，机械功率增益系数K
m
，高压涡轮机功率占总汽轮机功率的比例F
H
，调速器时间常数T
R
；获取风机参数如下：次优功率曲线系数K0，最优转矩增益K
opt
，风机初始转速ω
w
，风机转动惯量J；获取实时频率偏差Δf，设置频率事件初始时刻判定指标|Δf|
min
；
[0008]步骤2、计算仅在负荷扰动下频率从稳态到达最低点所需时间t
n0
；
[0009]步骤3、计算仅在风机出力作用下频率从稳态到达最高点所需时间t
n
'
‑
t
w
；
[0010]步骤4、计算风机最优延迟时间的估计值t0'，t0'＝t
n0
‑
(t
n
'
‑
t
w
)；
[0011]步骤5、当首次检测到|Δf|≥|Δf|
min
时，判定负荷阶跃事件发生，记录当前时刻为T；
[0012]步骤6、比较实时运行时间t与T+t0'的关系，若t＜T+t0'，则风机不动作，进入下一周期；若t≥T+t0'，则令风机参与调频，从而实现风机的延时调频。
[0013]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略。
[0014]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略。
[0015]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：通过延迟风机参与调频的时间，在调频初期增大了同步机的出力，并将部分风轮动能保留至调频后期，避免其过早释放而引发的电网频率二次跌落，在未改变系统调频控制结构的情况下有效提升了频率最低点。
[0016]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略流程图。
[0018]图2为本专利技术的考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略原理框图。
[0019]图3(a)～图3(b)为本专利技术的有效性验证的实验结果，其中图3(a)是在本专利技术所提方法和立即调频方法下的电网频率波动比较示意图，图3(b)是本专利技术所提方法和立即调频方法下的执行机构出力情况比较示意图。
具体实施方式
[0020]如图1所示，一种考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略，包括以下步骤：
[0021]步骤1、获取电网参数如下：发电机惯性时间常数H，调速器下垂系数R，负荷阻尼系数D，机械功率增益系数K
m
，高压涡轮机功率占总汽轮机功率的比例F
H
，调速器时间常数T
R
；获取风机参数如下：次优功率曲线系数K0，最优转矩增益K
opt
，风机初始转速ω
w
，风机转动惯量J；获取实时频率偏差Δf，设置频率事件初始时刻判定指标|Δf|
min
；
[0022]步骤2、计算仅在负荷扰动下频率从稳态到达最低点所需时间t
n0
；
[0023]步骤3、计算仅在风机出力作用下频率从稳态到达最高点所需时间t
n
'
‑
t
w
；
[0024]步骤4、计算风机最优延迟时间的估计值t0'，t0'＝t
n0
‑
(t
n
'
‑
t
w
)；
[0025]步骤5、当首次检测到|Δf|≥|Δf|
min
时，判定负荷阶跃事件发生，记录当前时刻为T；
[0026]步骤6、比较实时运行时间t与T+t0'的关系，若t＜T+t0'，则风机不动作，进入下一周期；若t≥T+t0'，则令风机参与调频，从而实现风机的延时调频。
[0027]进一步地，步骤2中仅在负荷扰动下频率从稳态到达最低点所需时间t
n0
的计算方法如下：
[0028][0029]其中：
[0030][0031][0032][0033]ω
R
和ω
n
分别表示电力系统的阻尼固有频率和无阻尼固有频率，ξ表示系统的阻尼比，三者均为计算过程的中间变量。
[0034]进一步地，步骤3中计算仅在风机出力作用下频率从稳态到达最高点所需时间t
n
'
‑
t
w
，具体包括以下步骤：
[0035]步骤3
‑
1、对次优功率曲线法下的风机出力进行线性化近似处理，线性化后的风机出力可表达为如下形式：
[0036][0037]式中：
[0038][0039][0040]式中，t
w
和t
off
分别为线性化后风机开始调频和结束调频的时刻，风机在t
w
和t
off
时刻的转速分别为ω
w
和ω
off
，K本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取电网参数如下：发电机惯性时间常数H，调速器下垂系数R，负荷阻尼系数D，机械功率增益系数K
m
，高压涡轮机功率占总汽轮机功率的比例F
H
，调速器时间常数T
R
；获取风机参数如下：次优功率曲线系数K0，最优转矩增益K
opt
，风机初始转速ω
w
，风机转动惯量J；获取实时频率偏差Δf，设置频率事件初始时刻判定指标|Δf|
min
；步骤2、计算仅在负荷扰动下频率从稳态到达最低点所需时间t
n0
；步骤3、计算仅在风机出力作用下频率从稳态到达最高点所需时间t
n
'
‑
t
w
；步骤4、计算风机最优延迟时间的估计值t0'，t0'＝t
n0
‑
(t
n
'
‑
t
w
)；步骤5、当首次检测到|Δf|≥|Δf|
min
时，判定负荷阶跃事件发生，记录当前时刻为T；步骤6、比较实时运行时间t与T+t0'的关系，若t＜T+t0'，则风机不动作，进入下一周期；若t≥T+t0'，则令风机参与调频，从而实现风机的延时调频。2.根据权利要求1所述的考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略，其特征在于，步骤2中仅在负荷扰动下频率从稳态到达最低点所需时间t
n0
的计算方法如下：其中：其中：其中：ω
R
和ω
n
分别表示电力系统的阻尼固有频率和无阻尼固有频率，ξ表示系统的阻尼比。3.根据权利要求1所述的考虑延迟支撑的风电机组一次调频控制策略，其特征在于，步骤3中计算仅在风机出力作用下频率从稳态到达最高点所需时间t
n
'
‑
t
w
，具体包括以下步骤：步骤3
‑
1、对次优功率曲线法下的风机出力进行线性化近似处理，线性化后的风机出力可表达为如下形式：式中：
式中，t
w
和t
off
分别为线性化后风机开始调频和结束调频的时刻，风机在t
w
和t
off
时刻的转速分别为ω
w
和ω
off

【专利技术属性】
技术研发人员：殷明慧，向真，顾伟，陈载宇，周连俊，卜京，邹云，谢云云，蔡晨晓，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：