CN108599234A - 风电机组的虚拟惯量及一次调频控制方法 - Google Patents
风电机组的虚拟惯量及一次调频控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108599234A CN108599234A CN201810338322.5A CN201810338322A CN108599234A CN 108599234 A CN108599234 A CN 108599234A CN 201810338322 A CN201810338322 A CN 201810338322A CN 108599234 A CN108599234 A CN 108599234A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- curve
- wind turbines
- power
- kinetic energy
- wind
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 20
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H02J3/386—
-
- 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
-
- 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
Abstract
本公开提供了一种风电机组的控制方法，包括：确定风电机组的控制目标，控制目标为虚拟惯量控制及一次调频控制中的一种；以及根据确定的控制目标，来确定风电机组的运行曲线，其中，在控制目标为虚拟惯量控制的情况下，使风电机组按照虚拟惯量控制模式运行；在控制目标为一次调频控制的情况下，使风电机组按照一次调频控制模式运行。本公开还提供了风电机组的虚拟惯量控制方法和一次调频控制方法。
Description
技术领域
本公开涉及一种风电机组控制，尤其涉及一种风电机组的虚拟惯量控制方法和一次调频控制方法。
背景技术
随着风电渗透率的不断增加，由工作在最大功率点跟踪模式(Maximum PowerPoint Tracking,MPPT)的风电机组构成的大规模风电场代替传统同步发电机接入电网将导致电网等效惯量降低、等效调差系数减小、以及危害电网频率稳定等。风电场应具备参与电网调频的功能以维持电网的频率稳定。特别是在电网频率发生跌落时，风电机组应能够输出额外的功率实现对电网频率的支撑。电网频率跌落时，频率变化率、频率探底值、稳态频率偏差三个指标可用于衡量频率跌落的严重程度。
频率支撑方案的选取需要根据实际需求确定。但不论是虚拟惯量控制或一次调频，现有方法都存在不足之处。此外现有方法难以解决惯量支撑过程中风电机组所捕获风功率持续降低问题，可能会对电网引入二次扰动，进而导致电网频率二次跌落问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开提供了一种风电机组的虚拟惯量控制方法、一次调频控制方法及风电机组的控制方法。
根据本公开的一个方面，一种风电机组的虚拟惯量控制方法，包括：
根据最大功率点跟踪曲线及风电机组的运行限值来生成动能存储曲线及动能释放曲线，其中在同等风速下，动能存储曲线及动能释放曲线的对应输出功率接近于最大功率点跟踪曲线的对应输出功率；
比较电网额定频率与电网实际频率；以及
根据比较结果来确定曲线偏移系数，并且依据所确定的曲线偏移系数来使风电机组运行于虚拟惯量控制模式，在虚拟惯量控制模式中，通过切换运行曲线，风电机组按照动能存储曲线、动能释放曲线、或动能存储曲线与动能释放曲线之间的曲线运行。
根据本公开的至少一个实施方式，根据最大功率点跟踪曲线及风电机组的运行限值来生成动能存储曲线及动能释放曲线的步骤包括：
在同等风速下，在风功率特性曲线上，选取最大功率点跟踪曲线的对应输出功率的第一预定倍数的输出功率作为动能存储曲线的对应输出功率点，以及选取最大功率点跟踪曲线的对应输出功率的第二预定倍数的输出功率作为动能释放曲线的对应输出功率点；
选取多个不同风速下的动能存储曲线的对应输出功率点和动能释放曲线的对应输出功率点；以及
通过选取的多个动能存储曲线的对应输出功率点来拟合生成动能存储曲线，通过选取的多个动能释放曲线的对应输出功率点来拟合生成动能释放曲线，
其中，在风电机组的转子转速相同的情况下，动能存储曲线的对应输出功率小于最大功率点跟踪曲线的对应输出功率，并且动能释放曲线的对应输出功率小于最大功率点跟踪曲线的对应输出功率。
根据本公开的至少一个实施方式，第一预定倍数和第二预定倍数的值小于1且接近于1。
根据本公开的至少一个实施方式，第一预定倍数和第二预定倍数的值相同或不同。
根据本公开的至少一个实施方式，风电机组的运行限值包括风电机组的转子转速的上限与下限、及风电机组的功率上限。
根据本公开的至少一个实施方式，在风电机组的运行限值的范围内的情况下，使风电机组运行于虚拟惯量控制模式。
根据本公开的至少一个实施方式，根据电网额定频率与电网实际频率的差值来确定曲线偏移系数。
根据本公开的至少一个实施方式，将差值乘以比例系数后来确定曲线偏移系数。
根据本公开的至少一个实施方式，切换运行曲线的方式为：
Pe＝hf2(ωr)+(1-h)f1(ωr)
其中，Pe表示风电机组的功率指令值；h表示曲线偏移系数；f2(ωr)表示动能释放曲线；以及f1(ωr)表示动能存储曲线。
根据本公开的至少一个实施方式，曲线偏移系数h的取值为0～1，当h＝0时，风电机组按照f1(ωr)曲线运行，当h＝1时，风电机组按照f2(ωr)曲线运行，以及当0＜h＜1时，风电机组按照f1(ωr)曲线与f2(ωr)曲线之间的曲线运行。
根据另一方面，一种风电机组的一次调频控制方法，包括：
根据最大功率点跟踪曲线及风电机组的运行限值来生成次优功率点跟踪曲线，其中在同等风速下，最大功率点跟踪曲线的对应输出功率与次优功率点跟踪曲线的对应输出功率的差值为用于一次调频的备用功率；
比较电网额定频率与电网实际频率；以及
根据比较结果来确定曲线偏移系数，并且依据所确定的曲线偏移系数来使风电机组运行于一次调频控制模式，在一次调频控制模式中，通过切换运行曲线，风电机组按照最大功率点跟踪曲线、次优功率点跟踪曲线、或最大功率点跟踪曲线与次优功率点跟踪曲线之间的曲线运行。
根据本公开的至少一个实施方式，根据最大功率点跟踪曲线及风电机组的运行限值来生成次优功率点跟踪曲线的步骤包括：
在同等风速下，在风功率特性曲线上，选取最大功率点跟踪曲线的对应输出功率的预定系数的输出功率作为次优功率点跟踪曲线的对应输出功率点；
选取多个不同风速下的次优功率点跟踪曲线的对应输出功率点；以及
通过选取的次优功率点跟踪曲线的对应输出功率点来拟合生成次优功率点跟踪曲线，
其中，在风电机组的转子转速相同的情况下，次优功率点跟踪曲线的对应输出功率小于最大功率点跟踪曲线的对应输出功率。
根据本公开的至少一个实施方式，风电机组的运行限值包括风电机组的转子转速的上限与下限、及风电机组的功率上限。
根据本公开的至少一个实施方式，在风电机组的运行限值的范围内的情况下，使风电机组运行于一次调频控制模式。
根据本公开的至少一个实施方式，根据电网额定频率与电网实际频率的差值来确定曲线偏移系数。
根据本公开的至少一个实施方式，将差值乘以比例系数后来确定曲线偏移系数。
根据本公开的至少一个实施方式，切换运行曲线的方式为：
Pe＝hf2(ωr)+(1-h)f1(ωr)
其中，Pe表示风电机组的功率指令值；h表示曲线偏移系数；f2(ωr)表示最大功率点跟踪曲线；f1(ωr)表示次优功率点跟踪曲线；以及ωr为风机转速反馈。
根据本公开的至少一个实施方式，曲线偏移系数h的取值为0～1，当h＝0时，风电机组按照f1(ωr)曲线运行，当h＝1时，风电机组按照f2(ωr)曲线运行，以及当0＜h＜1时，风电机组按照f1(ωr)曲线与f2(ωr)曲线之间的曲线运行。
根据本公开的又一方面，一种风电机组的控制方法，包括：
确定风电机组的控制目标，控制目标为虚拟惯量控制及一次调频控制中的一种；以及
根据确定的控制目标，来确定风电机组的运行曲线，
其中，在控制目标为虚拟惯量控制的情况下，使风电机组按照本公开的第一方面的方法运行；在控制目标为一次调频控制的情况下，使风电机组按照本公开的第二方面的方法运行。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1示出了根据本公开的至少一个实施方式的动能存储曲线和动能释放曲线。
图2示出了根据本公开的至少一个实施方式的次优次优功率点跟踪曲线。
图3是根据本公开的至少一个实施方式的风电机组控制结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
本公开中的一种风电机组的虚拟惯量控制方法，包括：根据最大功率点跟踪曲线及风电机组的运行限值来生成动能存储曲线及动能释放曲线，其中在同等风速下，动能存储曲线(KES)及动能释放(KER)曲线的对应输出功率接近于最大功率点跟踪(MPPT)曲线的对应输出功率；比较电网额定频率与电网实际频率；以及根据比较结果来确定曲线偏移系数，并且依据所确定的曲线偏移系数来使风电机组运行于虚拟惯量控制模式，在虚拟惯量控制模式中，通过切换运行曲线，风电机组按照动能存储曲线、动能释放曲线、或动能存储曲线与动能释放曲线之间的曲线运行。
根据本公开的至少一个实施方式，根据最大功率点跟踪曲线及风电机组的运行限值来生成动能存储曲线及动能释放曲线的步骤包括：在同等风速下，在风功率特性曲线上，选取最大功率点跟踪曲线的对应输出功率的第一预定倍数的输出功率作为动能存储曲线的对应输出功率点，以及选取最大功率点跟踪曲线的对应输出功率的第二预定倍数的输出功率作为动能释放曲线的对应输出功率点；选取多个不同风速下的动能存储曲线的对应输出功率点和动能释放曲线的对应输出功率点；以及通过选取的多个动能存储曲线的对应输出功率点来拟合生成动能存储曲线，通过选取的多个动能释放曲线的对应输出功率点来拟合生成动能释放曲线，其中，在风电机组的转子转速相同的情况下，动能存储曲线的对应输出功率小于最大功率点跟踪曲线的对应输出功率，并且动能释放曲线的对应输出功率小于最大功率点跟踪曲线的对应输出功率。
下面参照图1，详细地说明本公开的至少一个实施方式的风电机组的虚拟惯量控制方法中的内容。
在进行虚拟惯量控制时，首先确定风电机组所使用的KES(Kinetic EnergyStored，动能存储)曲线和KER(Kinetic Energy Released，动能释放)曲线。在一个可选实施方式中，首选确定属于KES曲线和KER曲线的多个点，然后可以例如采用曲线拟合的方法，得到无约束曲线，然后结合风电机组的运行极限值，例如最大功率、最大转子转速和最小转子转速等来确定KES曲线和KER曲线。
图1示出了不同风速(Vw)的风功率特性曲线，在本公开的一个可选实施方式中，以风速9m/s的风功率特性曲线为例，首先，确定MPPT曲线的工作点(B点)，得到B点的输出功率为PMPPT，选取A点为KES曲线在风速9m/s时的工作点，选取C点为KER曲线在风速9m/s时的工作点。其中选取规则为A点的输出功率为k1×PMPPT，C点的输出功率为k2×PMPPT。也就是说A点和C点的功率分别为B点的功率的k1与k2倍。优选地，k1与k2为小于1且接近于1的值，可以相同也可以不同。在一个可选实施方式中，k1与k2的值相同。例如k1＝k2＝0.99。
然后在不同的风速条件下，再次利用k1×PMPPT与k2×PMPPT规则，确定在多个不同风速条件下多个分别属于KER曲线和KES曲线的点。优选地，对于每条曲线可以确定4～8个点。
在一个可选实施方式中，可以对所选取的点分别进行曲线拟合的方式，例如多项式拟合的方式，来分别生成KER曲线和KES曲线的无约束工作曲线，例如图1中示出的曲线的XY段及其延长线(延长线未示出)。该无约束工作曲线是指未考虑风电机组运行极限时的曲线。无约束曲线需再结合风电机组的运行极限，如最大功率(如图1中Z点对应的功率)、最大转速限制(如图1中曲线的YZ段)和最小转速限制(如图1中曲线的WX段)，确定风电机组的最终KES运行曲线和KER运行曲线。其中，风电机组的运行极限根据风机本身的设计得知，可以查询风机运行参数说明书来进行确定。
此外，如图1所示，KES曲线相比于MPPT曲线，在相同转速条件下，KES曲线对应的功率更低；而KER曲线相比于MPPT曲线，在相同转速条件下，KER曲线对应的功率更高。此外，在相同风速条件下，KER曲线与KES曲线对应的输出功率应分别保证不小于MPPT曲线对应输出功率的k1与k2倍。
当确定了KER曲线与KES曲线之后，在原风电机组控制结构的基础上，将MPPT功率曲线跟踪的一部分替换为图3所示控制结构，即风机通过采样转速ωr，由图3结构而不再单纯由MPPT曲线确定风机功率指令值Pe。图3中，fN为电网额定频率、f为电网实际频率、Pe为功率指令值、ωr为风机转速反馈、h为曲线偏移系数。图3中的f1(ωr)曲线为KES曲线，f2(ωr)曲线为KER曲线。
图3控制结构引入的曲线切换机制为Pe＝hf2(ωr)+(1-h)f1(ωr)。也就是说，电网实际频率f偏离电网额定频率fN的差值，乘以比例系数Kshift之后，确定曲线偏移系数h。其中，曲线偏移系数h的取值为[0,1]。当h＝0时，风电机组按照f1(ωr)曲线运行。当h＝1时，风电机组按照f2(ωr)曲线运行。当0<h<1时，风电机组按照f1(ωr)曲线与f2(ωr)曲线之间的曲线运行，这时风电机组工作点处于f1(ωr)曲线与f2(ωr)曲线之间，如图1所示的D点。
根据另一方面，一种风电机组的一次调频控制方法，包括：
根据最大功率点跟踪曲线及风电机组的运行限值来生成次优功率点跟踪曲线，其中在同等风速下，最大功率点跟踪曲线的对应输出功率与次优功率点跟踪曲线的对应输出功率的差值为用于一次调频的备用功率；比较电网额定频率与电网实际频率；以及根据比较结果来确定曲线偏移系数，并且依据所确定的曲线偏移系数来使风电机组运行于一次调频控制模式，在一次调频控制模式中，通过切换运行曲线，风电机组按照最大功率点跟踪曲线、次优功率点跟踪曲线、或最大功率点跟踪曲线与次优功率点跟踪曲线之间的曲线运行。
根据本公开的至少一个实施方式，根据最大功率点跟踪曲线及风电机组的运行限值来生成次优功率点跟踪曲线的步骤包括：在同等风速下，在风功率特性曲线上，选取最大功率点跟踪曲线的对应输出功率的预定系数的输出功率作为次优功率点跟踪曲线的对应输出功率点；选取多个不同风速下的次优功率点跟踪曲线的对应输出功率点；以及通过选取的次优功率点跟踪曲线的对应输出功率点来拟合生成次优功率点跟踪曲线，其中，在风电机组的转子转速相同的情况下，次优功率点跟踪曲线的对应输出功率小于最大功率点跟踪曲线的对应输出功率。
下面参照图2，详细地说明本公开的至少一个实施方式的风电机组的一次调频控制方法中的内容。
在进行一次调频控制时，首先确定风电机组所使用的SOPPT(Suboptimal PowerPoint Tracking Curve，次优功率点跟踪)曲线。在一个可选实施方式中，首选确定属于SOPPT曲线的多个点，然后可以例如采用曲线拟合的方法，得到无约束曲线，然后结合风电机组的运行极限值，例如最大功率、最大转子转速和最小转子转速等来确定SOPPT曲线。
图2示出了不同风速(Vw)的风功率特性曲线，在本公开的一个可选实施方式中，以风速8m/s的风功率特性曲线为例，B点为MPPT曲线的对应输出功率所处的工作点，根据B点来选取A点(SOPPT曲线在风速8m/s时的输出功率所处的工作点)。其中A点的功率为B点功率的kPFC倍，即A点的功率为kPFC×PMPPT。其中kPFC为小于1的值，例如kPFC可以等于0.9。在不同风速下的风功率特性曲线上确定多个属于SOPPT曲线的工作点，每个工作点对应风电机组的输出功率相比于MPPT功率，应满足kPFC＝0.9的限制条件。优选地，对于SOPPT曲线可以确定4～8个点。
在一个可选实施方式中，可以对所选取的点分别进行曲线拟合的方式，例如多项式拟合的方式，来生成SOPPT曲线的无约束工作曲线，例如图2中示出的曲线的XY段及其延长线(延长线未示出)。该无约束工作曲线是指未考虑风电机组运行极限时的曲线。无约束曲线需再结合风电机组的运行极限，如最大功率(如图1中Z点对应的功率)、最大转速限制(如图1中曲线的YZ段)和最小转速限制(如图1中曲线的WX段)，确定风电机组的最终SOPPT曲线。其中，风电机组的运行极限根据风机本身的设计得知，可以查询风机运行参数说明书来进行确定。
此外，如图2所示，相比于MPPT曲线，SOPPT曲线有更高的转速，但在同等风速条件下，SOPPT曲线对应的输出功率为MPPT曲线输出功率的kPFC倍。
当确定了SOPPT曲线之后，在原风电机组控制结构的基础上，将MPPT功率曲线跟踪的一部分替换为图3所示控制结构，即风机通过采样转速ωr，由图3结构而不再单纯由MPPT曲线确定风机功率指令值Pe。图3中，fN为电网额定频率、f为电网实际频率、Pe为功率指令值、ωr为风机转速反馈、h为曲线偏移系数。图3中的f1(ωr)曲线为SOPPT曲线，f2(ωr)曲线为MPPT曲线。
图3控制结构引入的曲线切换机制为Pe＝hf2(ωr)+(1-h)f1(ωr)。也就是说，电网实际频率f偏离电网额定频率fN的差值，乘以比例系数Kshift之后，确定曲线偏移系数h。其中，曲线偏移系数h的取值为[0,1]。当h＝0时，风电机组按照f1(ωr)曲线运行。当h＝1时，风电机组按照f2(ωr)曲线运行。当0<h<1时，风电机组按照f1(ωr)曲线与f2(ωr)曲线之间的曲线运行，这时风电机组工作点处于f1(ωr)曲线与f2(ωr)曲线之间。
根据本公开的又一方面，本公开还提出了一种基于变功率特性曲线的变速风机一次调频与虚拟惯量的控制方法。该方法实现了一次调频控制与虚拟惯量控制的统一实现框架。
该方法包括：确定风电机组的控制目标，控制目标为虚拟惯量控制及一次调频控制中的一种；以及根据确定的控制目标，来确定风电机组的运行曲线，其中，在控制目标为虚拟惯量控制的情况下，使风电机组按照上述的虚拟惯量控制方法运行；在控制目标为一次调频控制的情况下，使风电机组按照上述的一次调频控制方法运行。
在本公开的一个具体实施方式中，具体方式如下所示。
根据实际要求，确定风电机组参与电网频率支撑的控制目标：是实现虚拟惯量控制，还是实现一次调频控制(包含虚拟惯量控制)。
确定了控制目标后，再确定风电机组的一簇功率跟踪曲线不同控制目标下的曲线簇。
要求实现虚拟惯量控制时，曲线簇由KES曲线和KER曲线组成。该两种曲线的确定方法与上述虚拟惯量控制方法中描述的相同。
要求实现一次调频控制时，曲线簇由原控制系统中的MPPT曲线、与SOPPT曲线组成。该SOPPT曲线的确定方法与上述一次调频控制方法中描述的相同。
当确定了上述曲线之后，在原风电机组控制结构的基础上，将MPPT功率曲线跟踪的一部分替换为图3所示控制结构，即风机通过采样转速ωr，由图3结构而不再单纯由MPPT曲线确定风机功率指令值Pe。图3中，fN为电网额定频率、f为电网实际频率、Pe为功率指令值、ωr为风机转速反馈、h为曲线偏移系数。图3中，当风电机组提供虚拟惯量控制时，f1(ωr)曲线为KES曲线，f2(ωr)曲线为KER曲线；当风电机组提供一次调频控制时，f1(ωr)曲线为SOPPT曲线，f2(ωr)曲线为MPPT曲线。
在虚拟惯量控制与一次调频控制的任一种中，图3控制结构引入的曲线切换机制为Pe＝hf2(ωr)+(1-h)f1(ωr)。也就是说，电网实际频率f偏离电网额定频率fN的差值，乘以比例系数Kshift之后，确定曲线偏移系数h。其中，曲线偏移系数h的取值为[0,1]。当h＝0时，风电机组按照f1(ωr)曲线运行。当h＝1时，风电机组按照f2(ωr)曲线运行。当0<h<1时，风电机组按照f1(ωr)曲线与f2(ωr)曲线之间的曲线运行，这时风电机组工作点处于f1(ωr)曲线与f2(ωr)曲线之间。
根据本公开的实施方式，相比于现有技术，具有以下有益效果。
方法简单；容易实现；不需要改动风电机组现有控制结构的情况下既可实现风电机组的一次调频控制，也可只实现虚拟惯量控制。
与原控制环不存在交互耦合，虚拟惯量控制效果不会被原控制环削弱。在频率响应过程中不存在恢复过程，故不会引发频率二次跌落问题。
通过将KES与KER曲线对应的k1与k2设为接近1的数值，可确保在提供惯量支撑的情况下，风电机组捕获风功率基本等于MPPT曲线的对应输出功率。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (10)
1.一种风电机组的虚拟惯量控制方法，其特征在于，包括：
根据最大功率点跟踪曲线及所述风电机组的运行限值来生成动能存储曲线及动能释放曲线，其中在同等风速下，所述动能存储曲线及动能释放曲线的对应输出功率接近于所述最大功率点跟踪曲线的对应输出功率；
比较电网额定频率与电网实际频率；以及
根据比较结果来确定曲线偏移系数，并且依据所确定的曲线偏移系数来使所述风电机组运行于虚拟惯量控制模式，在所述虚拟惯量控制模式中，通过切换运行曲线，所述风电机组按照所述动能存储曲线、所述动能释放曲线、或所述动能存储曲线与动能释放曲线之间的曲线运行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据最大功率点跟踪曲线及所述风电机组的运行限值来生成动能存储曲线及动能释放曲线的步骤包括：
在同等风速下，在风功率特性曲线上，选取所述最大功率点跟踪曲线的对应输出功率的第一预定倍数的输出功率作为所述动能存储曲线的对应输出功率点，以及选取所述最大功率点跟踪曲线的对应输出功率的第二预定倍数的输出功率作为所述动能释放曲线的对应输出功率点；
选取多个不同风速下的所述动能存储曲线的对应输出功率点和所述动能释放曲线的对应输出功率点；以及
通过选取的多个动能存储曲线的对应输出功率点来拟合生成所述动能存储曲线，通过选取的多个动能释放曲线的对应输出功率点来拟合生成所述动能释放曲线，
其中，在所述风电机组的转子转速相同的情况下，所述动能存储曲线的对应输出功率小于所述最大功率点跟踪曲线的对应输出功率，并且所述动能释放曲线的对应输出功率小于所述最大功率点跟踪曲线的对应输出功率。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一预定倍数和所述第二预定倍数的值小于1且接近于1，所述第一预定倍数和所述第二预定倍数的值相同或不同。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述风电机组的运行限值包括所述风电机组的转子转速的上限与下限、及所述风电机组的功率上限，
在所述风电机组的运行限值的范围内的情况下，使所述风电机组运行于所述虚拟惯量控制模式。
5.一种风电机组的一次调频控制方法，其特征在于，包括：
根据最大功率点跟踪曲线及所述风电机组的运行限值来生成次优功率点跟踪曲线，其中在同等风速下，所述最大功率点跟踪曲线的对应输出功率与所述次优功率点跟踪曲线的对应输出功率的差值为用于一次调频的备用功率；
比较电网额定频率与电网实际频率；以及
根据比较结果来确定曲线偏移系数，并且依据所确定的曲线偏移系数来使所述风电机组运行于一次调频控制模式，在所述一次调频控制模式中，通过切换运行曲线，所述风电机组按照所述最大功率点跟踪曲线、所述次优功率点跟踪曲线、或所述最大功率点跟踪曲线与所述次优功率点跟踪曲线之间的曲线运行。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据最大功率点跟踪曲线及所述风电机组的运行限值来生成次优功率点跟踪曲线的步骤包括：
在同等风速下，在风功率特性曲线上，选取所述最大功率点跟踪曲线的对应输出功率的预定系数的输出功率作为所述次优功率点跟踪曲线的对应输出功率点；
选取多个不同风速下的所述次优功率点跟踪曲线的对应输出功率点；以及
通过选取的所述次优功率点跟踪曲线的对应输出功率点来拟合生成所述次优功率点跟踪曲线，
其中，在所述风电机组的转子转速相同的情况下，所述次优功率点跟踪曲线的对应输出功率小于所述最大功率点跟踪曲线的对应输出功率。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述风电机组的运行限值包括所述风电机组的转子转速的上限与下限、及所述风电机组的功率上限，
在所述风电机组的运行限值的范围内的情况下，使所述风电机组运行于所述一次调频控制模式。
8.一种风电机组的控制方法，其特征在于，包括：
确定所述风电机组的控制目标，所述控制目标为虚拟惯量控制及一次调频控制中的一种；以及
根据确定的所述控制目标，来确定所述风电机组的运行曲线，
其中，在所述控制目标为虚拟惯量控制的情况下，使所述风电机组按照如权利要求1至4中任一项所述的方法运行；在所述控制目标为一次调频控制的情况下，使所述风电机组按照如权利要求5至7中任一项所述的方法运行。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述电网额定频率与所述电网实际频率的差值来确定所述曲线偏移系数，将所述差值乘以比例系数后来确定所述曲线偏移系数。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述切换运行曲线的方式为：
Pe＝hf2(ωr)+(1-h)f1(ωr)
其中，Pe表示所述风电机组的功率指令值；h表示曲线偏移系数；f2(ωr)表示动能释放曲线/最大功率点跟踪曲线；以及f1(ωr)表示动能存储曲线/次优功率点跟踪曲线，
曲线偏移系数h的取值为0～1，当h＝0时，所述风电机组按照f1(ωr)曲线运行，当h＝1时，所述风电机组按照f2(ωr)曲线运行，以及当0＜h＜1时，所述风电机组按照f1(ωr)曲线与f2(ωr)曲线之间的曲线运行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810338322.5A CN108599234B (zh) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | 风电机组的虚拟惯量及一次调频控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810338322.5A CN108599234B (zh) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | 风电机组的虚拟惯量及一次调频控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108599234A true CN108599234A (zh) | 2018-09-28 |
| CN108599234B CN108599234B (zh) | 2019-12-13 |
Family
ID=63622650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810338322.5A Active CN108599234B (zh) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | 风电机组的虚拟惯量及一次调频控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108599234B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109103937A (zh) * | 2018-10-15 | 2018-12-28 | 浙江运达风电股份有限公司 | 大型风电机组虚拟惯量控制的转速优化控制方法及系统 |
| CN110417033A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-05 | 国网经济技术研究院有限公司 | 一种特高压直流输电系统协同调频控制方法及系统 |
| CN111987742A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-24 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 风电机组虚拟惯量控制方法、系统、存储介质及计算设备 |
| CN117638991A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-03-01 | 华北电力大学 | 一种新能源电力系统调频参数安全域计算及优化方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102403732A (zh) * | 2011-11-08 | 2012-04-04 | 华北电力大学（保定） | 双馈风力发电机组的虚拟惯性控制方法 |
| CN105226723A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-01-06 | 国家电网公司 | 一种双馈风电机组基于风功率跟踪自适应调节的虚拟惯性控制方法 |
| US20160285400A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-09-29 | Huazhong University Of Science And Technology | Power supply system and control method therefor |
-
2018
- 2018-04-16 CN CN201810338322.5A patent/CN108599234B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102403732A (zh) * | 2011-11-08 | 2012-04-04 | 华北电力大学（保定） | 双馈风力发电机组的虚拟惯性控制方法 |
| US20160285400A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-09-29 | Huazhong University Of Science And Technology | Power supply system and control method therefor |
| CN105226723A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-01-06 | 国家电网公司 | 一种双馈风电机组基于风功率跟踪自适应调节的虚拟惯性控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 付媛等: "变速风电机组的惯性与一次调频特性分析及综合控制", 《中国电机工程学报》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109103937A (zh) * | 2018-10-15 | 2018-12-28 | 浙江运达风电股份有限公司 | 大型风电机组虚拟惯量控制的转速优化控制方法及系统 |
| CN109103937B (zh) * | 2018-10-15 | 2020-04-03 | 浙江运达风电股份有限公司 | 大型风电机组虚拟惯量控制的转速优化控制方法及系统 |
| CN110417033A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-05 | 国网经济技术研究院有限公司 | 一种特高压直流输电系统协同调频控制方法及系统 |
| CN111987742A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-24 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 风电机组虚拟惯量控制方法、系统、存储介质及计算设备 |
| CN117638991A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-03-01 | 华北电力大学 | 一种新能源电力系统调频参数安全域计算及优化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108599234B (zh) | 2019-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108599234A (zh) | 风电机组的虚拟惯量及一次调频控制方法 | |
| Ghosh et al. | Doubly fed induction generator (DFIG)-based wind farm control framework for primary frequency and inertial response application | |
| Yin et al. | Turbine stability-constrained available wind power of variable speed wind turbines for active power control | |
| Wang-Hansen et al. | Frequency controlling wind power modeling of control strategies | |
| Zhao et al. | Research on frequency control method for micro-grid with a hybrid approach of FFR-OPPT and pitch angle of wind turbine | |
| CN109449954A (zh) | 一种双馈风电机组基于两阶段功率跟踪优化的频率支撑控制方法 | |
| CN103718410B (zh) | 用于产生针对电网的电压变化的惯性响应的系统和方法 | |
| JP6248124B2 (ja) | 再生可能エネルギー対応ガスタービンおよびその制御方法 | |
| CN105006846A (zh) | 一种风电场场站级有功功率优化方法 | |
| CN108448622A (zh) | 一种双馈风电机组参与电网调频的桨距角控制方法 | |
| CN112117768B (zh) | 基于功率跟踪曲线切换的风力发电机组分段调频控制方法 | |
| CN110417032A (zh) | 一种双馈风机参与系统调频的多目标优化控制方法 | |
| CN108418241A (zh) | 一种大型风电机组惯量响应优化控制方法 | |
| CN109659961A (zh) | 一种基于分频控制的动态电力系统负荷频率协调方法 | |
| CN109193768A (zh) | 风力发电系统的虚拟同步机控制方法及装置 | |
| CN112636394A (zh) | 一种双馈风力发电机组自同步控制方法 | |
| CN110429668B (zh) | 减载风电机组变速变桨协调优化频率控制方法 | |
| Singh et al. | Variable-speed wind power plant operating with reserve power capability | |
| CN106451548B (zh) | 风电机组协同调频最优退出时间的确定方法 | |
| Abouzeid et al. | A frequency response strategy for variable speed wind turbine based on a dynamic inertial response and tip-speed ratio control | |
| Zhang et al. | Enhanced wind turbine maximum wind-energy capture based on the inverse-system method | |
| CN111049178A (zh) | 一种直驱永磁风电机组经vsc-hvdc并网稳定控制分析方法 | |
| CN108493988B (zh) | 一种包含风电机组的电网惯性时间常数计算方法及系统 | |
| CN116292095B (zh) | 一种串列式双风轮风电机组多场景协调运行方法 | |
| CN110417033B (zh) | 一种特高压直流输电系统协同调频控制方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221011 Address after: 1101, Block B, Chuangxin Building, No. 1, Zhongguancun East Road, Haidian District, Beijing 100084 Patentee after: Beijing Zidonghua Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 100084 No. 1 Tsinghua Yuan, Beijing, Haidian District Patentee before: TSINGHUA University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |