一种风电机组电网惯量调频方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电机组电网惯量调频方法与系统，是在惯量调频时改变风电机组电磁转矩的同时也增加了风电机组变频器的母线电容充放电来更好地对电网频率波动进行快速响应，当电网频率降低时，通过增加电磁转矩及母线电容释放能量，当电网频率升高时，通过减小电磁转矩及母线电容吸收多余能量，这较传统的单纯改变风电机组电磁转矩的方案，本发明专利技术使得在惯量调频时能更快地响应电网频率的变化，协助电网频率更快恢复到额定频率，实现风电机组顺利通过电网惯量调频。顺利通过电网惯量调频。顺利通过电网惯量调频。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组电网惯量调频方法与系统


[0001]本专利技术涉及风力发电的
，尤其是指一种风电机组电网惯量调频方法与系统。

技术介绍

[0002]风电机组对于电网的适应性是评价风电机组性能的一个重要指标。在电网频率发生波动时，风电机组需要做出调整，适应电网频率波动，协助电网频率恢复到额定的稳定数值。
[0003]电网频率波动分为电网频率高于额定频率和低于额定频率两种情况。在电网频率高于额定频率时，需要风电机组从电网吸收能量，促使电网频率降低恢复到额定频率；当电网频率低于额定频率时，需要风电机组额外向电网输出一定功率，补偿电网，提高电网频率恢复到额定频率。目前对于两种情况，在惯量调频时都采取的是改变电磁转矩的方式，根据电网频率升高或降低的程度，对应地增加或减少电磁转矩的大小，达到适应电网频率变化的要求。现阶段调节电磁转矩的方式是通过改变变频器输出电压来实现，其响应速度及响应能力受变频器的输出能力限制，不能快速准确地响应电网频率变化，需要通过额外的方式来补偿这一缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种风电机组电网惯量调频方法，在改变风电机组电磁转矩的基础上，再加上风电机组变频器的母线电容充放电，使得在惯量调频时能更快地响应电网频率的变化，协助电网频率更快恢复到额定频率，实现风电机组顺利通过电网惯量调频。
[0005]本专利技术的第二目的在于提供一种风电机组电网惯量调频系统。
[0006]本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现：一种风电机组电网惯量调频方法，该方法是在惯量调频时改变风电机组电磁转矩的同时也增加了风电机组变频器的母线电容充放电来更好地对电网频率波动进行快速响应；首先，通过统计风电机组在电网惯量调频时的能量波动并进行计算和分析，以增大变频器的母线电容，使风电机组在非电网惯量调频阶段，变频器的母线电容能存储足够能量，而后再通过改变风电机组的电磁转矩及再加上母线电容的缓冲即充放电来对电网频率波动进行快速响应，具体操作是：当电网频率降低时，通过增加电磁转矩及母线电容释放能量，当电网频率升高时，通过减小电磁转矩及母线电容吸收多余能量，使得在惯量调频时能更快地响应电网频率的变化，协助电网频率更快恢复到额定频率，实现风电机组顺利通过电网惯量调频。
[0007]进一步，所述风电机组电网惯量调频方法，包括以下步骤：
[0008]1)获取风电机组电网侧实时频率
[0009]通过变频器获取电网实时频率，若当前电网频率偏离额定频率，则风电机组进入惯量调频阶段，根据频率偏差的正负及大小计算出风电机组需额外提供或接收的功率；
[0010]2)变频器的母线电容提供能量缓存及风电机组功率补偿电网
[0011]根据电网侧的频率变化，由母线电容的大小，能够得到对用电容充放电的功率变化大小，通过改变风电机组的电磁转矩及电容充放电时吸收或释放的功率来补偿由于电网频率变化带来的功率波动，补偿风电机组机侧功率变化的需求，以更快地产生补偿功率，响应电网频率变化。
[0012]进一步，在步骤1)中，通过变频器周期性采集电网数据，且每个控制周期采集一次数据，采集的数据包括电网侧电压频率和频率变化率，当检测到电网的频率变化率大于预设阈值时，进入惯量调频阶段。
[0013]进一步，在步骤2)中，当电网频率低于额定频率时，需要风电机组额外向电网输出预设功率，提高电网频率，使其恢复到额定频率：根据电网频率降低的速率，对应增加风电机组电磁转矩，提高机组输出功率，再加上变频器的母线电容释放功率，快速输出电网所需额外功率，将电网频率提升到额定频率；当电网频率高于额定频率时，需要风电机组额外从电网吸收预设功率，降低电网频率，使其恢复到额定频率，根据电网频率增加的速率，对应减小风电机组电磁转矩，降低机组输出功率，再加上变频器的母线电容吸收功率，快速吸收电网所需释放的额外功率，将电网频率降低到额定频率，达到快速响应电网频率变化的需求。
[0014]本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：一种风电机组电网惯量调频系统，包括：
[0015]电网实时频率获取模块，通过变频器获取电网实时频率，若当前电网频率偏离额定频率，则风电机组进入惯量调频阶段，根据频率偏差的正负及大小计算出风电机组需额外提供或接收的功率；
[0016]功率补偿电网模块，根据电网侧的频率变化，由母线电容的大小，能够得到对用电容充放电的功率变化大小，通过改变风电机组的电磁转矩及电容充放电时吸收或释放的功率来补偿由于电网频率变化带来的功率波动，补偿风电机组机侧功率变化的需求，以更快地产生补偿功率，响应电网频率变化。
[0017]进一步，在所述电网实时频率获取模块中，通过变频器周期性采集电网数据，且每个控制周期采集一次数据，采集的数据包括电网侧电压频率和频率变化率，当检测到电网的频率变化率大于预设阈值时，进入惯量调频阶段。
[0018]进一步，在所述功率补偿电网模块中，当电网频率低于额定频率时，需要风电机组额外向电网输出预设功率，提高电网频率，使其恢复到额定频率：根据电网频率降低的速率，对应增加风电机组电磁转矩，提高机组输出功率，再加上变频器的母线电容释放功率，快速输出电网所需额外功率，将电网频率提升到额定频率；当电网频率高于额定频率时，需要风电机组额外从电网吸收预设功率，降低电网频率，使其恢复到额定频率，根据电网频率增加的速率，对应减小风电机组电磁转矩，降低机组输出功率，再加上变频器的母线电容吸收功率，快速吸收电网所需释放的额外功率，将电网频率降低到额定频率，达到快速响应电网频率变化的需求。
[0019]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0020]1、本专利技术在改变风电机组电磁转矩的基础上，通过电容充放电及时提供电网频率波动时恢复到额定功率所需额外功率，较传统的单纯改变风电机组电磁转矩的方案，在惯
量调频时能更快响应电网频率的变化，协助电网频率更快恢复到额定频率。
[0021]2、本专利技术使用变频器的母线电容提供功率，可减小风电机组电磁转矩的变化，从而减少机组载荷，增加机组生命周期。
附图说明
[0022]图1为本专利技术方法的流程图。
[0023]图2为本专利技术系统的架构图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0025]本实施例提供了一种风电机组电网惯量调频方法，参见图1所示，该方法是在惯量调频时改变风电机组电磁转矩的同时也增加了风电机组变频器的母线电容充放电来更好地对电网频率波动进行快速响应；首先，通过统计风电机组在电网惯量调频时的能量波动并进行计算和分析，以增大变频器的母线电容，使风电机组在非电网惯量调频阶段，变频器的母线电容能存储足够能量，而后再通过改变风电机组的电磁转矩及再加上母线电容的缓冲即充放电来对电网频率波动进行快速响应，具体操作是：当电网频率降低时，通过增加电磁转矩及母线电容释放能量，当电网频率升高时，通过减小电磁转矩及母线电容吸收多余能量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组电网惯量调频方法，其特征在于，该方法是在惯量调频时改变风电机组电磁转矩的同时也增加了风电机组变频器的母线电容充放电来更好地对电网频率波动进行快速响应；首先，通过统计风电机组在电网惯量调频时的能量波动并进行计算和分析，以增大变频器的母线电容，使风电机组在非电网惯量调频阶段，变频器的母线电容能存储足够能量，而后再通过改变风电机组的电磁转矩及再加上母线电容的缓冲即充放电来对电网频率波动进行快速响应，具体操作是：当电网频率降低时，通过增加电磁转矩及母线电容释放能量，当电网频率升高时，通过减小电磁转矩及母线电容吸收多余能量，使得在惯量调频时能更快地响应电网频率的变化，协助电网频率更快恢复到额定频率，实现风电机组顺利通过电网惯量调频。2.根据权利要求1所述的一种风电机组电网惯量调频方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取风电机组电网侧实时频率通过变频器获取电网实时频率，若当前电网频率偏离额定频率，则风电机组进入惯量调频阶段，根据频率偏差的正负及大小计算出风电机组需额外提供或接收的功率；2)变频器的母线电容提供能量缓存及风电机组功率补偿电网根据电网侧的频率变化，由母线电容的大小，能够得到对用电容充放电的功率变化大小，通过改变风电机组的电磁转矩及电容充放电时吸收或释放的功率来补偿由于电网频率变化带来的功率波动，补偿风电机组机侧功率变化的需求，以更快地产生补偿功率，响应电网频率变化。3.根据权利要求2所述的一种风电机组电网惯量调频方法，其特征在于：在步骤1)中，通过变频器周期性采集电网数据，且每个控制周期采集一次数据，采集的数据包括电网侧电压频率和频率变化率，当检测到电网的频率变化率大于预设阈值时，进入惯量调频阶段。4.根据权利要求2所述的一种风电机组电网惯量调频方法，其特征在于：在步骤2)中，当电网频率低于额定频率时，需要风电机组额外向电网输出预设功率，提高电网频率，使其恢复到额定频率：根据电网频率降低的速率，对应增加风电机组电磁转矩，提高机组输出功率，再加上变频器的母线电容释放功率，快速输...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄阳，陈思范，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：