用于风电系统的控制方法、调频控制器以及风电系统技术方案

本申请公开一种用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制方法、调频控制器以及风电系统，所述方法包括：当风电系统处于调频状态第一阶段时，将总入网功率参考值与调频前风电机组入网功率的差值经过储能系统设定的功率范围限幅后，得到储能系统入网功率参考值；再将总入网功率参考值减去储能系统入网功率参考值，得到第一风电机组入网功率参考值；当风电系统处于调频状态第二阶段时，根据储能系统可运行的功率范围以及总入网功率参考值，选取期望的第二风电机组入网功率参考值。本申请能够适配不同储能系统的配置、不必关注风电机组功率备用状态及备用容量的大小、能够适应一定范围的风速波动，且在风速波动过大时保证风电机组运行在最优状态。组运行在最优状态。组运行在最优状态。

【技术实现步骤摘要】
用于风电系统的控制方法、调频控制器以及风电系统


[0001]本申请涉及风力发电
，尤其涉及一种用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制方法、调频控制器以及风电系统。

技术介绍

[0002]随着新能源在电力系统中的占比逐渐增大，新能源场站参与电力系统调节的责任也已提上日程，相继出台的相关标准中已明确规定新能源场站需具备惯量响应和一次调频功能。
[0003]在调频的需求下，机组储能的配置状态可能有以下几种：
[0004]第一种：未配备储能系统，调频主要靠风电机组动能或变桨备用；
[0005]第二种：配置了储能系统，但为了减小储能系统的配置容量，储能系统常态下处于接近满电状态，只能发功率不能吸收功率，当调频要求机组降功率时，由机组收桨应对；
[0006]第三种：配置了储能系统，储能系统常态下约处于50％SOC(State of Charge，荷电状态)，即能发功率也能吸收功率，调频时由储能系统响应调频功率需求。
[0007]目前，针对不同的配置还没有通用的调频策略可供使用，每种配置对应一种控制逻辑的形式将导致软件逻辑复杂化，不便于维护。
[0008]对于变桨备用功率的利用，现有策略通常需要实时计算出备用容量的大小，以此来确立升功率目标。此方法的缺陷是备用容量的估算环节存在误差，若估算偏大，可能引发转速拉低甚至失稳；估算偏小，不能充分发挥调频能力。
[0009]另外，在调频过程中风速波动如何应对，业界尚未提出较好的应对方法。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制方法、调频控制器以及风电系统，可以适配不同储能系统的配置、不必关注风电机组功率备用状态及备用容量的大小、能够适应一定范围的风速波动，且在风速波动过大时保证风电机组运行在最优状态。
[0011]本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0012]根据本申请的一个方面，提供一种用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制方法，所述风电系统包括风电机组和储能系统；所述方法包括：
[0013]在风电系统进入调频状态后，确定所述风电系统是否处于调频状态第一阶段或者调频状态第二阶段；
[0014]当所述风电系统处于调频状态第一阶段时，将总入网功率参考值与调频前风电机组入网功率的差值经过储能系统设定的功率范围限幅后，得到储能系统入网功率参考值；再将总入网功率参考值减去储能系统入网功率参考值，得到第一风电机组入网功率参考值，以使得所述风电机组通过强制控制电磁转矩来跟踪所述第一风电机组入网功率参考值；
[0015]当所述风电系统处于调频状态第二阶段时，根据储能系统可运行的功率范围以及总入网功率参考值，选取期望的第二风电机组入网功率参考值，以使得所述风电机组通过调节风功率捕获的方式来跟踪所述第二风电机组入网功率参考值。
[0016]根据本申请的另一个方面，提供一种调频控制器，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制程序，所述用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制程序被所述处理器执行时实现所述的用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制方法的步骤。
[0017]根据本申请的另一个方面，提供一种风电系统，包括风电机组和储能系统；还包括所述的调频控制器。
[0018]本申请实施例提供的用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制方法、调频控制器以及风电系统，能够适配不同储能系统的配置、不必关注风电机组功率备用状态及备用容量的大小、能够适应一定范围的风速波动，且在风速波动过大时保证风电机组运行在最优状态。
附图说明
[0019]图1为本申请实施例一的用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制方法流程示意图；
[0020]图2为本申请实施例提供的调频策略示意图；
[0021]图3为本申请实施例提供的第一阶段风电机组入网功率计算过程示意图；
[0022]图4为本申请实施例提供的储能系统入网功率参考值的计算过程示意图；
[0023]图5为本申请实施例二的变换器的调频控制器示意图。
[0024]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0025]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0026]实施例一
[0027]如图1所示，本申请实施例一提供一种用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制方法，所述风电系统包括风电机组和储能系统；所述方法包括：
[0028]步骤S11、在风电系统进入调频状态后，确定所述风电系统是否处于调频状态第一阶段或者调频状态第二阶段；
[0029]步骤S12、当所述风电系统处于调频状态第一阶段时，将总入网功率参考值与调频前风电机组入网功率的差值经过储能系统设定的功率范围限幅后，得到储能系统入网功率参考值；再将总入网功率参考值减去储能系统入网功率参考值，得到第一风电机组入网功率参考值，以使得所述风电机组通过强制控制电磁转矩来跟踪所述第一风电机组入网功率参考值；
[0030]步骤S13、当所述风电系统处于调频状态第二阶段时，根据储能系统可运行的功率范围以及总入网功率参考值，选取期望的第二风电机组入网功率参考值，以使得所述风电
机组通过调节风功率捕获的方式来跟踪所述第二风电机组入网功率参考值。
[0031]需要说明的是，步骤S12、步骤S13没有先后顺序关系。
[0032]在本示例中，所述在风电系统进入调频状态后，确定所述风电系统是否处于调频状态第一阶段或者调频状态第二阶段，之前还包括：
[0033]检测风电系统的并网点频率；
[0034]若并网点频率超出调频设置的死区范围，则确定所述风电系统进入调频状态。
[0035]在本示例中，所述确定所述风电系统是否处于调频状态第一阶段或者调频状态第二阶段，包括：
[0036]若调频计时未达到预设的第一阶段持续时间，则所述风电系统处于调频状态第一阶段；
[0037]若调频计时达到预设的第一阶段持续时间，则所述风电系统处于调频状态第二阶段。
[0038]其中，所述预设的第一阶段持续时间以不引起风电机组转矩控制失控为前提，并允许设置为0。
[0039]在本示例中，所述在风电系统进入调频状态后，之后还包括：
[0040]根据风电系统的并网点频率和预设的调频算法，计算得到总入网功率参考值。
[0041]在本示例中，所述风电机组通过强制控制电磁转矩来跟踪所述第一风电机组入网功率参考值，包括以下至少之一：
[0042]所述风电机组从常规发电运行模式切换为转矩控制模式；
[0043]根据所述第一风电机组入网功率参考值直接生成电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风电系统的惯量响应和一次调频的控制方法，所述风电系统包括风电机组和储能系统；其特征在于，所述方法包括：在风电系统进入调频状态后，确定所述风电系统是否处于调频状态第一阶段或者调频状态第二阶段；当所述风电系统处于调频状态第一阶段时，将总入网功率参考值与调频前风电机组入网功率的差值经过储能系统设定的功率范围限幅后，得到储能系统入网功率参考值；再将总入网功率参考值减去储能系统入网功率参考值，得到第一风电机组入网功率参考值，以使得所述风电机组通过强制控制电磁转矩来跟踪所述第一风电机组入网功率参考值；当所述风电系统处于调频状态第二阶段时，根据储能系统可运行的功率范围以及总入网功率参考值，选取期望的第二风电机组入网功率参考值，以使得所述风电机组通过调节风功率捕获的方式来跟踪所述第二风电机组入网功率参考值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在风电系统进入调频状态后，确定所述风电系统是否处于调频状态第一阶段或者调频状态第二阶段，之前还包括：检测风电系统的并网点频率；若并网点频率超出调频设置的死区范围，则确定所述风电系统进入调频状态。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述风电系统是否处于调频状态第一阶段或者调频状态第二阶段，包括：若调频计时未达到预设的第一阶段持续时间，则所述风电系统处于调频状态第一阶段；若调频计时达到预设的第一阶段持续时间，则所述风电系统处于调频状态第二阶段。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的第一阶段持续时间可以设置为0。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在风电系统进入调频状态后，之后还包括：根据风电系统的并网点频率和预设的调频算法，计算得到总入网功率参考值。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风电机组通过强制控制电磁转矩来跟踪所述第一风电机组入网功率参考值，包括以下至少之一：所述风电机组从常规发电运行模式切换为转矩控制模式；根据所述第一风电机组入网功率参考值直接生成电磁转矩指令；将所述第一风电机组入网功率参考值与入网实际功率的差值经过调节器后，生成电磁转矩指令；允许电磁转矩指令相对于当前风功率捕获状态处于超发或欠发状态；所述风电机组的变桨系统运行于稳转速模式；所述风电机组的变桨系统保持原模式运行，并屏蔽电磁转矩不匹配故障。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二风电...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻俊鹏，周党生，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：