一种风电场惯量调频协调控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种风电场惯量调频协调控制方法和系统，包括采集风电场并网点的频率信息，并根据频率信息确定进入惯量调频模式时，计算风电场的惯量调频目标；根据风电场中各风电机组的运行工况，分别计算各风电机组的惯量调节能力；基于预设风电机组最小惯量调节量、各风电机组的惯量调节能力以及各风电机组本周期及上周期的运行工况进行机组分组，得到多个风电机组调节队列；将惯量调频目标分配至各风电机组调节队列，并基于分配的惯量对各机组实施惯量调频控制。本发明专利技术克服了风电场的惯量调节量较小时，分配到单台风电机组的惯量调节量会非常小，则会导致风电场整体惯量控制误差偏大的问题。偏大的问题。偏大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场惯量调频协调控制方法和系统


[0001]本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种风电场惯量调频协调控制方法和系统。

技术介绍

[0002]随着新能源的大规模开发应用，电网呈现出“两高两低”的特点，即新能源接入比例高、电力电子设备比例高、系统惯量水平低、设备抗扰性能低。惯量安全已成为高比例新能源电网亟待解决的安全问题。
[0003]风电场通过功率控制实现风电场惯量调频控制，当前的分配策略是将风电场总有功调节目标均分到单台风电机组，如果当前风电场的惯量调节量较小，那么分配到单台风电机组的惯量调节量会非常小，则会导致风电场整体惯量控制误差偏大；另外，由于传统的有功控制算法和惯量控制算法各自独立，在频率恢复阶段，会出现功率无法跟随的情况，易造成对电网频率的二次冲击。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种风电场惯量调频协调控制方法，包括：
[0005]采集风电场并网点的频率信息，并根据所述频率信息确定进入惯量调频模式时，计算风电场的惯量调频目标；
[0006]根据风电场中各风电机组的运行工况，分别计算各风电机组的惯量调节能力；
[0007]基于预设风电机组最小惯量调节量、各风电机组的惯量调节能力以及各风电机组本周期及上周期的运行工况进行机组分组，得到多个风电机组调节队列；
[0008]将所述惯量调频目标分配至各风电机组调节队列，并基于分配的惯量对各机组实施惯量调频控制。
[0009]优选的，所述根据风电场中各风电机组的运行工况，分别计算各风电机组的惯量调节能力，包括：
[0010]分别根据风电场中各风电机组的发电机转速值计算对应的叶轮转速；
[0011]基于所述叶轮转速和风电机组需要增加或减少有功功率输出的情况，分别计算各风电机组的惯量调节能力。
[0012]优选的，所述风电机组的惯量调节能力的计算式如下：
[0013][0014]式中，ΔP
i
表示第i台风电机组的惯量调节能力，J
i
表示第i台风电机组的风轮转动惯量，k
i
表示第i台风电机组的调节系数，ω
imea
表示第i台风电机组的叶轮转速，ω
imin
表示第i台风电机组的叶轮转速最小值，ω
imax
表示第i台风电机组的叶轮转速最大值。
[0015]优选的，所述基于预设风电机组最小惯量调节量、各风电机组的惯量调节能力以及各风电机组本周期及上周期的运行工况进行机组分组，得到多个风电机组调节队列，包括：
[0016]若风电机组的发电机转速值在预设发电机转速最大值与发电机转速最小值之间且所述风电机组为非标杆机组，则所述风电机组为可控机组；否则所述风电机组为不可控机组；
[0017]若可控机组的惯量调节能力大于或等于预设风电机组最小惯量调节量，则所述可控机组为具备惯量调节能力机组；否则所述可控机组为不具备惯量调节能力机组；
[0018]若具备惯量调节能力机组上周期参与惯量调节，则所述具备惯量调节能力的机组为上周期参与惯量调节机组；否则所述具备惯量调节能力的机组为上周期未参与惯量调节机组；
[0019]若上周期参与惯量调节机组本周期惯量调节能力大于或等于上周期的惯量调节能力，则所述上周期参与惯量调节机组为本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组；否则所述上周期参与惯量调节机组为本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组；
[0020]以不可控机组、不具备惯量调节能力机组、上周期未参与惯量调节机组、本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组为风电机组调节队列。
[0021]优选的，所述将所述惯量调频目标分配至各风电机组调节队列，包括：
[0022]将不可控机组和不具备惯量调节能力机组排除，不进行惯量分配；
[0023]在风电机组本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量时对应下调本周期惯量调节量，否则保持上周期惯量调节量不变的基础上，计算所有本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组在本周期内的惯量至少调节量；
[0024]计算所述惯量调频目标的绝对值和本周期内的惯量至少调节量的差值作为调节量差额；
[0025]若所述调节量差额为0，则本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组分配的惯量调节量为上周期的惯量调节量，本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组分配的惯量调节量为本周期惯量调节能力；
[0026]若所述调节量差额大于0，则以优先增加参与惯量调节的风电机组，再增加单台风电机组惯量值调节量的方式，将所述惯量调频目标分配至上周期未参与惯量调节机组、本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组；
[0027]若所述调节量差额小于0，则以优先减少单台风电机组惯量调节量，再减少参与惯量调节的风电机组的方式，将所述惯量调频目标分配至本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组。
[0028]优选的，所述以优先增加参与惯量调节的风电机组，再增加单台风电机组惯量值调节量的方式，将所述惯量调频目标分配至上周期未参与惯量调节机组、本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组，
包括：
[0029]基于所述调节量差额和风电机组最小惯量调节量，计算需要增加调节的风电机组数目m；
[0030]判断m是否小于等于上周期未参与惯量调节机组的数目；
[0031]若是，则从上周期未参与惯量调节机组中选择m个的风电机组并将所述m个的风电机组分配的惯量调节量设置为所述风电机组最小惯量调节量，本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组分配的惯量调节量为上周期的惯量调节量，本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组分配的惯量调节量为本周期惯量调节能力；
[0032]否则先将上周期未参与惯量调节机组均分配风电机组最小惯量调节量，再将所述惯量调频目标中剩余的惯量根据各风电机组惯量调节能力进行分配。
[0033]优选的，所述以优先减少单台风电机组惯量调节量，再减少参与惯量调节的风电机组的方式，将所述惯量调频目标分配至本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组，包括：
[0034]根据上周期参与惯量调节的风电机组数目和所述最小惯量调节量，计算不减少参与惯量调节的风电机组数目的情况下，上周期参与惯量调节机组在本周期惯量调节量的至少值；
[0035]判断所述惯量调频目标的绝对值是否大于等于上周期参与惯量调节机组在本周期惯量调节量的至少值；
[0036]若是，则以分别减少各上周期参与惯量调节机组的单台机组惯量调节量，并且上周期参与惯量调节机组在本周期继续进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场惯量调频协调控制方法，其特征在于，包括：采集风电场并网点的频率信息，并根据所述频率信息确定进入惯量调频模式时，计算风电场的惯量调频目标；根据风电场中各风电机组的运行工况，分别计算各风电机组的惯量调节能力；基于预设风电机组最小惯量调节量、各风电机组的惯量调节能力以及各风电机组本周期及上周期的运行工况进行机组分组，得到多个风电机组调节队列；将所述惯量调频目标分配至各风电机组调节队列，并基于分配的惯量对各机组实施惯量调频控制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据风电场中各风电机组的运行工况，分别计算各风电机组的惯量调节能力，包括：分别根据风电场中各风电机组的发电机转速值计算对应的叶轮转速；基于所述叶轮转速和风电机组需要增加或减少有功功率输出的情况，分别计算各风电机组的惯量调节能力。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述风电机组的惯量调节能力的计算式如下：式中，ΔP
i
表示第i台风电机组的惯量调节能力，J
i
表示第i台风电机组的风轮转动惯量，k
i
表示第i台风电机组的调节系数，ω
imea
表示第i台风电机组的叶轮转速，ω
imin
表示第i台风电机组的叶轮转速最小值，ω
imax
表示第i台风电机组的叶轮转速最大值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设风电机组最小惯量调节量、各风电机组的惯量调节能力以及各风电机组本周期及上周期的运行工况进行机组分组，得到多个风电机组调节队列，包括：若风电机组的发电机转速值在预设发电机转速最大值与发电机转速最小值之间且所述风电机组为非标杆机组，则所述风电机组为可控机组；否则所述风电机组为不可控机组；若可控机组的惯量调节能力大于或等于预设风电机组最小惯量调节量，则所述可控机组为具备惯量调节能力机组；否则所述可控机组为不具备惯量调节能力机组；若具备惯量调节能力机组上周期参与惯量调节，则所述具备惯量调节能力的机组为上周期参与惯量调节机组；否则所述具备惯量调节能力的机组为上周期未参与惯量调节机组；若上周期参与惯量调节机组本周期惯量调节能力大于或等于上周期的惯量调节能力，则所述上周期参与惯量调节机组为本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组；否则所述上周期参与惯量调节机组为本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组；以不可控机组、不具备惯量调节能力机组、上周期未参与惯量调节机组、本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组为风电机组调节队列。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述惯量调频目标分配至各风电机组
调节队列，包括：将不可控机组和不具备惯量调节能力机组排除，不进行惯量分配；在风电机组本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量时对应下调本周期惯量调节量，否则保持上周期惯量调节量不变的基础上，计算所有本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组在本周期内的惯量至少调节量；计算所述惯量调频目标的绝对值和本周期内的惯量至少调节量的差值作为调节量差额；若所述调节量差额为0，则本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组分配的惯量调节量为上周期的惯量调节量，本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组分配的惯量调节量为本周期惯量调节能力；若所述调节量差额大于0，则以优先增加参与惯量调节的风电机组，再增加单台风电机组惯量值调节量的方式，将所述惯量调频目标分配至上周期未参与惯量调节机组、本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组；若所述调节量差额小于0，则以优先减少单台风电机组惯量调节量，再减少参与惯量调节的风电机组的方式，将所述惯量调频目标分配至本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述以优先增加参与惯量调节的风电机组，再增加单台风电机组惯量值调节量的方式，将所述惯量调频目标分配至上周期未参与惯量调节机组、本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组，包括：基于所述调节量差额和风电机组最小惯量调节量，计算需要增加调节的风电机组数目m；判断m是否小于等于上周期未参与惯量调节机组的数目；若是，则从上周期未参与惯量调节机组中选择m个的风电机组并将所述m个的风电机组分配的惯量调节量设置为所述风电机组最小惯量调节量，本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组分配的惯量调节量为上周期的惯量调节量，本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组分配的惯量调节量为本周期惯量调节能力；否则先将上周期未参与惯量调节机组均分配风电机组最小惯量调节量，再将所述惯量调频目标中剩余的惯量根据各风电机组惯量调节能力进行分配。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述以优先减少单台风电机组惯量调节量，再减少参与惯量调节的风电机组的方式，将所述惯量调频目标分配至本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组，包括：根据上周期参与惯量调节的风电机组数目和所述最小惯量调节量，计算不减少参与惯量调节的风电机组数目的情况下，上周期参与惯量调节机组在本周期惯量调节量的至少值；判断所述惯量调频目标的绝对值是否大于等于上周期参与惯量调节机组在本周期惯
量调节量的至少值；若是，则以分别减少各上周期参与惯量调节机组的单台机组惯量调节量，并且上周期参与惯量调节机组在本周期继续进行惯量调节的方式，将所述惯量调频目标分配至本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组；否则，从上周期参与惯量调节机组中减少本周期参与惯量调节的风电机组数目，直到本周期参与惯量调节的风电机组数目与所述风电机组最小惯量调节量的乘积小于等于所述惯量调频目标的绝对值，再将所述惯量调频目标分配至本周期参与惯量调节的本周期惯量调节能力大于等于上周期惯量调节量机组和本周期惯量调节能力小于上周期惯量调节量机组。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述频率信息确定进入惯量调频模式的过程，包括：对比所述频率信息与风电场预设的一次调频曲线，当所述频率信息与一次调频曲线间的频率偏差大...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建芳，秦世耀，李少林，曲春辉，贺敬，张梅，樊熠，李春彦，苗风麟，王顺来，李建立，张松涛，刘厦，杨彦霞，杨宁宁，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院国网辽宁省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：