CN106877362A - 一种并网风电功率综合调控方法 - Google Patents
一种并网风电功率综合调控方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106877362A CN106877362A CN201510927270.1A CN201510927270A CN106877362A CN 106877362 A CN106877362 A CN 106877362A CN 201510927270 A CN201510927270 A CN 201510927270A CN 106877362 A CN106877362 A CN 106877362A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- control
- wind power
- comprehensive regulation
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 7
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
-
- H02J3/386—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种并网风电功率综合调控方法，包括风电功率综合调控系统、虚拟惯量控制、一次调频控制和功率平滑控制四个部分。本发明所提控制策略能够虚拟出风电系统的转动惯量，同时使FESS可以在平滑功率控制和频率响应控制2种工作模式下无缝灵活切换，从而取得了较好的功率调控效果。在抑制风电功率波动的同时，可以响应电网频率的变化，虚拟出类似于常规机组的惯量响应特性，并可以灵活切换到频率控制模式下，参与电网的一次调频，从而有效减小风电并网对电网频率稳定的负面影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种并网风电系统，尤其涉及一种并网风电功率综合调控方法。
背景技术
风电功率具有强波动性和不确定性，且在现有风机控制策略下几乎不响应电网频率的变化。因此，在高渗透率风电接入情况下，为了实现电力系统的有功实时平衡，保证供电的充裕性、可靠性和电能质量，往往需要很大量的旋转备用，从而影响了电网运行的经济性。同时，大规模风电并网导致电网惯量降低的问题也正在引起高度关注，风机制造厂家已在开发风机的惯量控制模块，以响应电网频率的动态变化。如何减小风电功率波动，且使其具有类似于常规机组的电网频率响应能力，以增强风电功率的电网友好性，是风电可持续、大规模发展的重要课题。
当前，在风电机组功率调控方面已有较多研究，大致可归纳为２种途径，其一是风电机组本身的控制，其二是利用储能技术。第一种途径的实现方法主要包括风机转子动能控制、备用功率控制和联合控制（即将前２种方法联合应用）3 种。该类方法几乎不需要额外的硬件投入，可以减少投资成本，但是存在控制器设计复杂、风能利用率降低、风机机械疲劳增加等不足。同时，这类方法宜于在风机设计制造时实现，对于已投运的机组改造成本则会很高，可操作性较差。
快速储能装置以电力电子作为能量转换接口，具有快速的功率响应能力，能够实现功率的双向调节。利用储能对并网风电功率进行调控，能够获得相对更好的功率特性和经济性，储能技术的快速发展为增强风电功率可控性提供了一条有效途径。
发明内容
为了克服风电功率波动抑制的难题，本发明提出一种并网风电功率综合调控方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提出一种新型的利用利用飞轮储能FESS改善并网风电功率特性的综合控制方法。
一种并网风电功率综合调控方法包括风电功率综合调控系统、虚拟惯量控制、一次调频控制和功率平滑控制四个部分。
所述风电功率综合调控系统由双向功率变换器、升压变压器、多台风机及多个控制单元组成。
所述虚拟惯量控制包括虚拟惯量控制和储能相位补偿两个部分。
所述一次调频控制由死区环节、高通滤波环节和比例环节构成。
所述功率平滑控制采用模糊推理的方法确定FESS的输出功率参考值。
本发明的有益效果是：本发明所提控制策略能够虚拟出风电系统的转动惯量，同时使FESS可以在平滑功率控制和频率响应控制2 种工作模式下无缝灵活切换，从而取得了较好的功率调控效果。在抑制风电功率波动的同时，可以响应电网频率的变化，虚拟出类似于常规机组的惯量响应特性，并可以灵活切换到频率控制模式下，参与电网的一次调频，从而有效减小风电并网对电网频率稳定的负面影响。
附图说明
图1 风电功率综合调控系统。
图2 虚拟惯量控制。
图3 一次频率控制。
具体实施方式
图1中，FESS 通过AC/DC/AC 双向功率变换器（由系统侧变换器（SSC）和飞轮侧变换器（FSC）构成）和升压变压器T2接在风电场出口交流母线B2处，多台风机通过汇流母线B1和升压变压器T1也接在母线B2处，两者并联后经过二次升压接入大电网。其中，FESS 采用基于永磁同步电机的FESS等效模型，而风电场则由DFIG风电机组构成。FESS的控制系统主要由虚拟惯量控制、频率响应控制和功率平滑控制3个模块组成。虚拟惯量控制模块以电网频率信号作为输入，通过控制器设计使WF-FESS 对外表现出类似于同步发电机惯量的频率响应特性，从而增大整个电力系统的惯量，使电力系统在负荷波动引起频率变化时，频率的变化速度变慢，有利于电网频率稳定。功率平滑控制和频率响应控制2种工作模式可以互相切换，其取决于选择开关S的位置。一般情况下，电网频率能够维持在规定的频率上下限范围内，此时控制系统工作于功率平滑控制模式（选择开关S处于b位置），FESS 主要用于抑制风电功率波动；而当电网频率越限时，控制系统切换到一次调频控制模式（选择开关S处于a位置），从而使FESS 响应电网频率的变化，参与一次调频过程，帮助电网频率恢复。当频率恢复到允许的范围内后，FESS重新切换到平滑功率控制模式下工作，在抑制风电功率波动的同时，调整FESS荷电状态，使其尽可能保持在合适的荷电状态下。
图2中，控制器以电网频率为输入，以用于惯量响应的FESS 功率指令值为输出，包括2个控制环节，第1环节用于实现模拟同步发电机转动惯量响应；第2环节是一个比例-微分相位补偿环节，为了补偿由FESS的功率响应过程引起的相位滞后。
图3中，控制器由死区环节、高通滤波环节和比例环节构成，其输入为电网频率变化量（根据系统频率期望值和实时反馈值求取得到），输出为用于一次调频响应的FESS功率指令值。死区环节可以根据电网频率偏差的程度，激活或退出FESS 的频率响应模式，设置为±0.2 Hz；高通滤波器环节通过设置合适的时间常数TH，能够阻断频率偏差的稳态信号，使得一次频率调整过程仅仅响应动态频率偏差信号，而对稳态频率差信号失效；比例环节则为了模拟同步发电机一次调频的下垂控制过程，使电网中的多台并联工作发电机能够按合适的比例参与频率控制。
为了抑制风电功率波动，同时维持FESS 的荷电状态在允许的范围内，采用模糊推理的方法确定FESS 的输出功率参考值。模糊推理的输入为风电功率和飞轮转速，输出为FESS工作于平滑功率模式时的功率指令值。
Claims (5)
1.一种并网风电功率综合调控方法，其特征在于：包括风电功率综合调控系统、虚拟惯量控制、一次调频控制和功率平滑控制四个部分。
2.如权利要求1所述的一种并网风电功率综合调控方法，其特征在于所述风电功率综合调控系统由双向功率变换器、升压变压器、多台风机及多个控制单元组成。
3.如权利要求1所述的一种并网风电功率综合调控方法，其特征在于所述虚拟惯量控制包括虚拟惯量控制和储能相位补偿两个部分。
4.如权利要求1所述的一种并网风电功率综合调控方法，其特征在于所述一次调频控制由死区环节、高通滤波环节和比例环节构成。
5.如权利要求1所述的一种并网风电功率综合调控方法，其特征在于所述功率平滑控制采用模糊推理的方法确定FESS的输出功率参考值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510927270.1A CN106877362A (zh) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | 一种并网风电功率综合调控方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510927270.1A CN106877362A (zh) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | 一种并网风电功率综合调控方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106877362A true CN106877362A (zh) | 2017-06-20 |
Family
ID=59177796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510927270.1A Pending CN106877362A (zh) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | 一种并网风电功率综合调控方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106877362A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019035760A1 (en) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Nanyang Technological University | VIRTUAL ENERGY SYSTEM INERTIA APPARATUS, AND METHODS OF OPERATION THEREOF |
| CN113489028A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-10-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风电场一次调频控制方法及控制系统 |
-
2015
- 2015-12-14 CN CN201510927270.1A patent/CN106877362A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019035760A1 (en) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Nanyang Technological University | VIRTUAL ENERGY SYSTEM INERTIA APPARATUS, AND METHODS OF OPERATION THEREOF |
| CN113489028A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-10-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风电场一次调频控制方法及控制系统 |
| CN113489028B (zh) * | 2021-08-17 | 2024-06-04 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风电场一次调频控制方法及控制系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105226719B (zh) | 用于风电功率调控的储能控制系统及其控制方法 | |
| CN107863783B (zh) | 双馈风力发电机虚拟同步控制方法 | |
| CN105794066A (zh) | 用于发电设施的多变量控制器调制器 | |
| CN104659804A (zh) | 含有混合储能的微电网及其控制方法 | |
| CN112217235A (zh) | 基于储能协调控制的电压源型全功率风电机组控制方法 | |
| CN108879716B (zh) | 直驱永磁风机的无功协调控制方法及系统 | |
| CN108242814A (zh) | 变速变频风电机组的一次调频方法和设备 | |
| CN103762919A (zh) | 用于直驱式风力发电机低电压穿越的功率控制装置及方法 | |
| CN112398167A (zh) | 一种提高微网储能一次调频性能的方法 | |
| CN109193768A (zh) | 风力发电系统的虚拟同步机控制方法及装置 | |
| CN116094035A (zh) | 一种基于超级电容储能的新能源机组惯量模拟控制方法 | |
| CN106451548B (zh) | 风电机组协同调频最优退出时间的确定方法 | |
| Liu et al. | Virtual inertia control strategy for battery energy storage system in wind farm | |
| CN106877362A (zh) | 一种并网风电功率综合调控方法 | |
| Tang et al. | Fuzzy Adaptive Frequency Support Control Strategy for Wind Turbines With Improved Rotor Speed Recovery | |
| Guo et al. | Decoupled control of active and reactive power for a grid-connected doubly-fed induction generator | |
| CN106816889B (zh) | 并网逆变器功率解耦方法及装置 | |
| CN205123279U (zh) | 一种用于风电功率调控的储能控制系统 | |
| Liu et al. | The effects of wind turbine and energy storage participating in frequency regulation on system frequency response | |
| CN114825487B (zh) | 一种离网型风储荷发电系统及控制调试方法 | |
| Zhou et al. | Control strategy to smooth wind power fluctuations of PMSG wind turbine based on the secondary exponential moving average method | |
| CN109546687B (zh) | 采用基于虚拟功率改进下垂控制技术的新能源并网方法 | |
| Sun et al. | Research on multi-energy cooperative participation of grid frequency inertia response control strategy for energy storage type doubly-fed wind turbine considering wind speed disturbance | |
| CN115065068A (zh) | 用于源端无储能配置的光伏系统的虚拟同步机控制方法 | |
| Wang et al. | Control Strategy of Flywheel Energy Storage Machine-Side Converter Based on Fuzzy Reasoning and Sliding Mode Control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170620 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |