CN110098622B - 风电机组的一次调频方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风电机组的一次调频方法和设备，所述一次调频方法包括：检测电网的当前频率；当电网的当前频率小于电网标准频率时，通过第一确定处理来确定一次调频的功率变化量的指令值，其中，第一确定处理包括：根据当前频率确定用于一次调频的功率变化量的参考值，当确定风电机组当前存在有功功率余量时，对比所述参考值与风电机组的当前有功功率余量值，确定用于一次调频的功率变化量的指令值；基于所述功率变化量的指令值进行一次调频根据本发明，综合考虑风电机组的有功功率余量值和当前频率来确定一次调频的功率变化量的指令值，增强机组调频能力和系统稳定性。

Description

风电机组的一次调频方法和设备
技术领域
本发明涉及风力发电系统的控制技术领域，更具体地讲，涉及一种风电机组的一次调频方法和设备。
背景技术
随着风电装机容量的不断提升，风电机组的运行特性对电力系统频率稳定性的影响也愈加明显。因此，越来越多的风电场并网导则增加了风电机组参与一次调频的要求。目前，风电机组参与电网一次调频的控制策略主要分为三种：桨距角控制、惯量控制和减载控制。桨距角控制是通过控制机组的桨距角度改变当前机组的风能利用系数进而改变机组输出功率，以实现参与系统一次调频。但由于桨距角控制属于机械控制，其动作响应速度较慢，很难响应一次调频的快速性要求。惯量控制是利用机组转子转动惯量参与系统一次调频，可以快速响应系统频率变化调整转子旋转动能以改变机组输出功率；但由于机组转速范围有限，其吸收或者释放的转子旋转动能容量较小，在需要参与较长一次调频时无法提供满足要求的调频功率，甚至会因为转子动能释放较多使得机组功率快速下降对系统频率产生二次污染。减载控制是通过风电机组运行在次有攻略跟踪曲线上，利用预留的有功余量参与一次调频，其调频容量较大且参与时间较长；但由于风的波动特性以及一次调频触发的随机性，风电机组长期运行于减载状态对风电场的经济性会带来严重影响，还会使得机组长期处于变桨状态，这对机组关键部件的载荷影响也不可忽视。
考虑到目前国内风电装机容量虽仍在不断提升，但部分地区机组弃风限电现象十分严重，机组无法长时处于最优发电状态。综上所述，目前风电机组缺少有效的一次调频控制技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电机组的一次调频方法和设备，以增强风电机组的一次调频能力和系统的稳定性。
本发明的一方面提供一种风电机组的一次调频方法，所述一次调频方法包括：检测电网的当前频率；当电网的当前频率小于电网标准频率时，通过第一确定处理来确定一次调频的功率变化量的指令值，其中，第一确定处理包括：根据当前频率确定用于一次调频的功率变化量的参考值，当确定风电机组当前存在有功功率余量时，对比所述参考值与风电机组的当前有功功率余量值，确定用于一次调频的功率变化量的指令值；基于所述功率变化量的指令值进行一次调频。
可选地，对比所述参考值与风电机组的当前有功功率余量值，确定用于一次调频的功率变化量的指令值包括：将所述参考值和所述有功功率余量值中的较小值作为所述一次调频的功率变化量的指令值。
可选地，根据当前桨距角、比例积分控制器传递函数以及启动变桨控制的桨距角的最小值确定所述当前有功功率余量值，其中，所述比例积分控制器传递函数指示有功功率余量值与当前桨距角以及所述最小值之间的对应关系。
可选地，第一确定处理还包括：当确定风电机组当前不存在有功功率余量时，根据当前频率确定所述参考值，并将所述参考值作为一次调频的功率变化量的指令值。
可选地，根据当前频率确定所述参考值的步骤包括：根据所述参考值与当前频率之间的映射关系来得到所述参考值。
可选地，当风电机组的当前桨距角大于或等于启动变桨控制的桨距角的最小值时，确定风电机组当前存在有功功率余量值。
可选地，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频包括：当电网的当前频率小于标准频率且风电机组当前存在有功功率余量时，或者，当电网的当前频率大于标准频率时，通过第一调频处理来进行一次调频，其中，第一调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制和变桨控制。
可选地，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频包括：当电网的当前频率小于标准频率且风电机组当前不存在有功功率余量值时，通过第二调频处理来进行一次调频，其中，第二调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制。
可选地，根据预定时间长度进行所述第一调频处理或第二调频处理。
本发明的另一方面提供一种风电机组的一次调频设备，所述一次调频设备包括：检测单元，检测电网的当前频率；确定单元，当电网的当前频率小于电网标准频率时，通过第一确定处理来确定一次调频的功率变化量的指令值，其中，第一确定处理包括：根据当前频率确定用于一次调频的功率变化量的参考值，当确定风电机组当前存在有功功率余量时，对比所述参考值与风电机组的当前有功功率余量值，确定用于一次调频的功率变化量的指令值；调频单元，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频。
可选地，对比所述参考值与风电机组的当前有功功率余量值，确定用于一次调频的功率变化量的指令值包括：将所述参考值和所述有功功率余量值中的较小值作为所述一次调频的功率变化量的指令值。
可选地，确定单元根据当前桨距角、比例积分控制器传递函数以及启动变桨控制的桨距角的最小值确定所述当前有功功率余量值，其中，所述比例积分控制器传递函数指示有功功率余量值与当前桨距角以及所述最小值之间的对应关系。
可选地，第一确定处理还包括：当确定风电机组当前不存在有功功率余量时，根据当前频率确定所述参考值，并将所述参考值作为一次调频的功率变化量的指令值。
可选地，确定单元根据所述参考值与当前频率之间的映射关系来得到所述参考值。
可选地，确定单元当风电机组的当前桨距角大于或等于启动变桨控制的桨距角的最小值时，确定风电机组当前存在有功功率余量值。
可选地，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频包括：当电网的当前频率小于标准频率且风电机组当前存在有功功率余量时，或者，当电网的当前频率大于标准频率时，通过第一调频处理来进行一次调频，其中，第一调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制和变桨控制。
可选地，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频包括：当电网的当前频率小于标准频率且风电机组当前不存在有功功率余量值时，通过第二调频处理来进行一次调频，其中，第二调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制。
可选地，调频单元根据预定时间长度进行所述第一调频处理或第二调频处理。
本发明的另一方面提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的一次调频方法的计算机程序。
本发明的另一方面提供一种计算装置，该计算装置包括：处理器；存储器，用于存储当被处理器执行使得处理器执行如上所述的一次调频方法的计算机程序。
根据本发明的实施例的风电机组的一次调频方法，在电网的当前频率小于电网标准频率的情况下，综合考虑风电机组的有功功率余量值和当前频率来确定一次调频的功率变化量的指令值，在确保风电机组稳定运行前提下使有功功率余量值最大限度地参与系统的一次调频过程，从而增强机组调频能力和系统稳定性，同时增加风电场电网辅助性收益。
此外，根据本发明的实施例的风电机组的一次调频方法，结合转矩控制和变桨控制进行一次调频，即能利用转矩控制加快机组对系统频率变化的响应，同时还能通过变桨控制补充转矩控制中旋转动能释放或吸收的能力，避免机组转速快速变化，从而在一次调频期间确保了机组稳定运行。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的风电机组的一次调频方法的流程图；
图2至图3是示出根据本发明的实施例的风电机组的一次调频方法进行一次调频的仿真效果图；
图4是示出根据本发明的实施例的风电机组的一次调频设备的框图。
具体实施处理
下面参照附图详细描述本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的实施例的风电机组的一次调频方法的流程图。
在步骤S10，检测电网的当前频率。这里，可实时地检测电网的当前频率。
在步骤S20，确定风电机组是否需要进入一次调频。
本发明不对确定风电机组是否需要进入一次调频的方式进行限制，可采用各种方式来确定风电机组是否需要进入一次调频。
作为示例，可计算电网的当前频率与电网标准频率之间的频率偏差，并确定所述频率偏差是否超出频率死区，通过确定所述频率偏差是否超出频率死区来确定是否需要进行一次调频。当所述频率偏差没有超出频率死区时，不需要进行一次调频，返回执行步骤S10，继续检测电网的当前频率。当所述频率偏差超出频率死区时，需要进行一次调频，执行步骤S30。
所述电网标准频率是指电网标准的交流供电频率。不同的国家或地区的电网标准频率可能不同，例如中国的电网标准频率为50HZ，美国的电网标准频率为60HZ。所述频率死区是指电网频率与电网标准频率之间的频率偏差允许的波动范围。
在步骤S30，确定一次调频的功率变化量的指令值。在步骤S40，基于所述一次调频的功率变化量的指令值控制风电机组进行一次调频。
这里，一次调频的功率变化量的指令值是指，一次调频时，风电机组输出的有功功率给定值在风电机组的当前输出功率(即进入一次调频之前的输出功率)的基础上的变化量。
在现有技术中，一般将平衡上述频率偏差需要风电机组输出的功率的变化量(即一次调频的功率变化量的参考值，以下简称参考值)作为一次调频的功率变化量的指令值。在本发明中，当该参考值为正数时，即在一次调频时需要增加输出功率时，需结合有功功率余量值和该参考值来确定该指令值。
具体说来，在当前功率小于电网标准频率时，通过第一确定处理来确定一次调频的功率变化量的指令值。当电网的当前频率小于电网标准频率时，说明电网系统的负载增加，需要风电机组相应地增加输出功率以平衡发电量与电网系统的负载量。
这里，第一确定处理包括：根据当前频率确定参考值，当确定风电机组当前存在有功功率余量值时，对比风电机组的当前有功功率余量值和参考值，确定一次调频的功率变化量的指令值。根据当前频率用于确定上述的参考值，后文将详细介绍确定方法。
这里，可通过各种方式来确定风电机组当前是否存在有功功率余量值。
作为示例，可通过检测风电机组的当前桨距角来确定风电机组当前是否存在有功功率余量值。例如，当风电机组的当前桨距角大于或等于启动变桨控制的桨距角的最小值时，确定风电机组当前存在有功功率余量值，当风电机组的当前桨距角小于启动变桨控制的桨距角的最小值时，确定风电机组当前不存在有功功率余量值。由于风电机组的三个叶片的桨距角基本相同，因此，可将任意一个叶片当前的桨距角作为风电机组的当前桨距角，或者将三个叶片当前的桨距角的平均值作为风电机组的当前桨距角。
当风电机组当前存在有功功率余量值时，确定所述当前有功功率余量值，将所述参考值和所述有功功率余量值中的较小值作为所述一次调频的功率变化量的指令值。
具体说来，当有功功率余量值小于参考值时，说明风电机组当前的有功功率余量值无法满足平衡上述频率偏差需要风电机组输出的功率的变化量(即参考值)，则应首先保证风电机组稳定运行，其次再最大限度的提供调频功率。因此，在这种情况下，一次调频的功率变化量的指令值应该为有功功率余量值。
当有功功率余量值大于或等于参考值时，说明当前机组有功功率余量值可以满足平衡上述频率偏差需要风电机组输出的功率的变化量(即参考值)，则风电机组可以按照参考值提供调频功率。因此，在这样这种情况下，一次调频的功率变化量的指令值应该为参考值。
这里，可通过各种方式来确定风电机组的当前有功功率余量值。
作为示例，根据当前桨距角、比例积分(PI)控制器传递函数以及启动变桨控制的桨距角的最小值确定所述当前有功功率余量值。该PI控制器传递函数指示有功功率余量值与当前桨距角以及所述最小值之间的对应关系。
作为示例，PI控制器传递函数可如式(1)所示。
Figure BDA0001565604370000061
其中，ΔPpre表示有功功率余量值，KP表示比例系数，Ki表示积分系数，β表示当前桨距角，βmin表示启动变桨控制的桨距角的最小值。
本发明不对确定当前有功功率余量值的方式进行限制，还可采用其他的方式来确定当前有功功率余量值。
以下将详细介绍根据当前频率确定上述的参考值的方法。
作为示例，可根据参考值与当前频率之间的映射关系来得到参考值。该映射关系可根据历史经验数据或实验数据获得，也可根据相应的电网导则来获得。本发明不对确定参考值的方式进行限制，还可采用其他的方式来确定上述的参考值。
在上述的第一确定处理中，当确定风电机组当前不存在有功功率余量值时，可采用各种方式来确定一次调频的功率变化量的指令值。例如，根据当前频率确定参考值，并将所述参考值作为一次调频的功率变化量的指令值。本发明不对确定上述指令值的方式进行限制，还可以采用其他的方式来确定上述的指令值。
在步骤S30中，当电网的当前频率大于电网标准频率时，说明电网系统的负载减小，需要风机相应地减少输出功率以平衡发电量与电网系统的负载量，因此，并不需要有功功率余量值来参与一次调频。在这种情况下，可采用各种不同于第一确定方式的第二确定方式来确定一次调频的功率变化量的指令值。例如，根据当前频率确定参考值，并将所述参考值作为一次调频的功率变化量的指令值。本发明不对第二确定方式进行限制，还可采用其他的方式来确定上述的指令值。
在确定一次调频功率的功率变化量的指令值后，根据所述一次调频的功率变化量的指令值控制风电机组进行一次调频。也就是说，控制风电机组进行一次调频以使风电机组的输出功率为当前输出功率(即进入一次调频之前的输出功率)与该指令值的和(以下简称为第一功率)。
这里，可按照现有的调频方式控制风电机组进行一次调频以使风电机组的输出第一功率。但现有的调频方式存在调频速度慢或者需要牺牲风电场的发电效益的问题。
在一个优选的实施例中，根据本发明的实施例的风电机组的调频方法还可对具体的调频方式进行改进。
例如，当电网的当前频率小于电网标准频率且风电机组当前存在有功功率余量值时，或者，当电网的当前频率大于电网标准频率时，通过第一调频处理来进行一次调频，第一调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制和变桨控制。
在一个优选的实施例中，根据预定时间长度进行第一调频处理。预定时间长度表示第一调频处理的持续时长。针对第一调频处理，该预定时间长度可根据预测的有功功率余量的多少来设置。
这里，转矩控制是指调整风电机组的转矩给定值，变桨控制是指控制风电机组的桨距角。也就是说，在第一调频处理中，通过同时控制电机组的转子转矩以及控制风电机组的桨距角来使风电机组输出第一功率，这样，既可通过转矩控制加快频率变化响应速度，又能通过变桨控制补充转子旋转动能释放或吸收调频功率从而维持风电机组较长时间的稳定运行。
这里，可先根据第一功率以及风电机组的转子转速来计算出第一转矩给定值，再将风电机组的转矩给定值调整为第一转矩给定值。
可通过以下等式(2)来计算所述第一转矩给定值：
Figure BDA0001565604370000081
其中，Tf表示所述第一转矩给定值，Preference表示所述第一功率，Ω表示风电机组的转子的线速度。
本发明不对确定第一转矩给定值的方式进行限制，还可采用其他的方式来确定上述的第一转矩给定值。
为了减小设计的工作量，可将现有的用于控制风电机组转矩的PI控制器的最大输出限值和最小输出限值都设置为所述第一转矩给定值，来将风电机组的转矩给定值调整为第一转矩给定值。
为了减小设计的工作量，可将现有的用于控制风电机组的桨距角的PI控制器的目标值设置为所述第一功率，来控制风电机组的桨距角。
再如，当电网的当前频率小于电网标准频率且风电机组当前不存在有功功率余量值时，通过不同于第一调频处理的第二调频处理来进行一次调频，第二调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行预定时间长度的转矩控制。这里的转矩控制与上述的转矩控制类似，在此不再赘述。
在一个优选的实施例中，当风电机组当前不存在有功功率余量值时，可根据预定时间长度进行第二调频处理。该预定时间长度表示第二调频处理的持续时长。针对第二调频处理，该预定时间长度可由用户进行设定。
图2至图3是示出根据本发明的实施例的风电机组的一次调频方法进行一次调频的仿真效果图。
图2示出的是电网频率小于电网标准频率时，分别采用现有的一次调频方法和本发明的一次调频方法调频后，得到的功率变化曲线。如图2所示，采用现有的一次调频方法时，系统尽可能响应一次调频指令，但备用惯量耗尽后，因为转子动能释放较多使得风电机组的功率快速下降，此时会对系统频率产生了二次污染；采用本发明的一次调频方法时，虽然响应速度较优化前稍微变慢，但是可以持续稳定地提供一定的功率提升。从提供总能量的角度上讲，只要风速保持相对稳定，采用本发明的一次调频方法时，风电机组可以持续提供能量，更为重要的是稳定的功率提升既可以避免对系统频率的二次污染，同时减缓了现有的功率快速下降对风电机组造成的疲劳损伤。
图3示出的是电网频率大于电网标准频率时，分别采用现有的一次调频方法和本发明的一次调频方法调频后，得到的功率变化曲线。如图3所示，采用现有的一次调频方法时，由于只采用桨距角控制，响应较慢；而采用本发明的一次调频方法时，采用了桨距角控制和转矩控制相结合的方法，保证了风电机组响应的快速性和稳定性。
图4是示出根据本发明的实施例的风电机组的一次调频设备的框图。根据本发明的实施例的风电机组的一次调频设备包括检测单元10、判断单元20、确定单元30和调频单元40。
检测单元10检测电网的当前频率。这里，可实时地检测电网的当前频率。
判断单元20确定风电机组是否需要进入一次调频。
本发明不对确定风电机组是否需要进入一次调频的方式进行限制，可采用各种方式来确定风电机组是否需要进入一次调频。
作为示例，可计算电网的当前频率与电网标准频率之间的频率偏差，并确定所述频率偏差是否超出频率死区，通过确定所述频率偏差是否超出频率死区来确定是否需要进行一次调频。当所述频率偏差没有超出频率死区时，不需要进行一次调频，检测单元10继续检测电网的当前频率。当所述频率偏差超出频率死区时，需要进行一次调频。
所述电网标准频率是指电网标准的交流供电频率。不同的国家或地区的电网标准频率可能不同，例如中国的电网标准频率为50HZ，美国的电网标准频率为60HZ。所述频率死区是指电网频率与电网标准频率之间的频率偏差允许的波动范围。
确定单元30确定一次调频的功率变化量的指令值。调频单元40基于所述一次调频的功率变化量的指令值控制风电机组进行一次调频。
这里，一次调频的功率变化量的指令值是指，一次调频时，风电机组输出的有功功率给定值在风电机组的当前输出功率(即进入一次调频之前的输出功率)的基础上的变化量。
在现有技术中，一般将平衡上述频率偏差需要风电机组输出的功率的变化量(即一次调频的功率变化量的参考值，以下简称参考值)作为一次调频的功率变化量的指令值。在本发明中，当该参考值为正数时，即在一次调频时需要增加输出功率时，需结合有功功率余量值和该参考值来确定该指令值。
具体说来，在当前功率小于电网标准频率时，通过第一确定处理来确定一次调频的功率变化量的指令值。当电网的当前频率小于电网标准频率时，说明电网系统的负载增加，需要风电机组相应地增加输出功率以平衡发电量与电网系统的负载量。
这里，第一确定处理包括：根据当前频率确定参考值，当确定风电机组当前存在有功功率余量值时，对比风电机组的当前有功功率余量值和参考值，确定一次调频的功率变化量的指令值。根据当前频率用于确定上述的参考值，后文将详细介绍确定方法。
这里，可通过各种方式来确定风电机组当前是否存在有功功率余量值。
作为示例，可通过检测风电机组的当前桨距角来确定风电机组当前是否存在有功功率余量值。例如，当风电机组的当前桨距角大于或等于启动变桨控制的桨距角的最小值时，确定风电机组当前存在有功功率余量值，当风电机组的当前桨距角小于启动变桨控制的桨距角的最小值时，确定风电机组当前不存在有功功率余量值。由于风电机组的三个叶片的桨距角基本相同，因此，可将任意一个叶片当前的桨距角作为风电机组的当前桨距角，或者将三个叶片当前的桨距角的平均值作为风电机组的当前桨距角。
当风电机组当前存在有功功率余量值时，确定所述当前有功功率余量值，将所述参考值和所述有功功率余量值中的较小值作为所述一次调频的功率变化量的指令值。
具体说来，当有功功率余量值小于参考值时，说明风电机组当前的有功功率余量值无法满足平衡上述频率偏差需要风电机组输出的功率的变化量(即参考值)，则应首先保证风电机组稳定运行，其次再最大限度的提供调频功率。因此，在这种情况下，一次调频的功率变化量的指令值应该为有功功率余量值。
当有功功率余量值大于或等于参考值时，说明当前机组有功功率余量值可以满足平衡上述频率偏差需要风电机组输出的功率的变化量(即参考值)，则风电机组可以按照参考值提供调频功率。因此，在这样这种情况下，一次调频的功率变化量的指令值应该为参考值。
这里，可通过各种方式来确定风电机组的当前有功功率余量值。
作为示例，根据当前桨距角、比例积分(PI)控制器传递函数以及启动变桨控制的桨距角的最小值确定所述当前有功功率余量值。该PI控制器传递函数指示有功功率余量值与当前桨距角以及所述最小值之间的对应关系。
作为示例，PI控制器传递函数可如上式(1)所示。
本发明不对确定当前有功功率余量值的方式进行限制，还可采用其他的方式来确定当前有功功率余量值。
以下将详细介绍根据当前频率确定上述的参考值的方法。
作为示例，可根据参考值与当前频率之间的映射关系来得到参考值。该映射关系可根据历史经验数据或实验数据获得，也可根据相应的电网导则来获得。本发明不对确定参考值的方式进行限制，还可采用其他的方式来确定上述的参考值。
在上述的第一确定处理中，当确定风电机组当前不存在有功功率余量值时，可采用各种方式来确定一次调频的功率变化量的指令值。例如，根据当前频率确定参考值，并将所述参考值作为一次调频的功率变化量的指令值。本发明不对确定上述指令值的方式进行限制，还可以采用其他的方式来确定上述的指令值。
当电网的当前频率大于电网标准频率时，说明电网系统的负载减小，需要风机相应地减少输出功率以平衡发电量与电网系统的负载量，因此，并不需要有功功率余量值来参与一次调频。在这种情况下，可采用各种不同于第一确定方式的第二确定方式来确定一次调频的功率变化量的指令值。例如，根据当前频率确定参考值，并将所述参考值作为一次调频的功率变化量的指令值。本发明不对第二确定方式进行限制，还可采用其他的方式来确定上述的指令值。
在确定一次调频功率的功率变化量的指令值后，根据所述一次调频的功率变化量的指令值控制风电机组进行一次调频。也就是说，控制风电机组进行一次调频以使风电机组的输出功率为当前输出功率(即进入一次调频之前的输出功率)与该指令值的和(以下简称为第一功率)。
这里，可按照现有的调频方式控制风电机组进行一次调频以使风电机组的输出第一功率。但现有的调频方式存在调频速度慢或者需要牺牲风电场的发电效益的问题。
在一个优选的实施例中，根据本发明的实施例的风电机组的调频方法还可对具体的调频方式进行改进。
例如，当电网的当前频率小于电网标准频率且风电机组当前存在有功功率余量值时，或者，当电网的当前频率大于电网标准频率时，通过第一调频处理来进行一次调频，第一调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制和变桨控制。
在一个优选的实施例中，根据预定时间长度进行第一调频处理。预定时间长度表示第一调频处理的持续时长。针对第一调频处理，该预定时间长度可根据预测的有功功率余量的多少来设置。
这里，转矩控制是指调整风电机组的转矩给定值，变桨控制是指控制风电机组的桨距角。也就是说，在第一调频处理中，通过同时控制电机组的转子转矩以及控制风电机组的桨距角来使风电机组输出第一功率，这样，既可通过转矩控制加快频率变化响应速度，又能通过变桨控制补充转子旋转动能释放或吸收调频功率从而维持风电机组较长时间的稳定运行。
这里，可先根据第一功率以及风电机组的转子转速来计算出第一转矩给定值，再将风电机组的转矩给定值调整为第一转矩给定值。
可通过上述的等式(2)来计算所述第一转矩给定值。
本发明不对确定第一转矩给定值的方式进行限制，还可采用其他的方式来确定上述的第一转矩给定值。
为了减小设计的工作量，可将现有的用于控制风电机组转矩的PI控制器的最大输出限值和最小输出限值都设置为所述第一转矩给定值，来将风电机组的转矩给定值调整为第一转矩给定值。
为了减小设计的工作量，可将现有的用于控制风电机组的桨距角的PI控制器的目标值设置为所述第一功率，来控制风电机组的桨距角。
再如，当电网的当前频率小于电网标准频率且风电机组当前不存在有功功率余量值时，通过不同于第一调频处理的第二调频处理来进行一次调频，第二调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行预定时间长度的转矩控制。这里的转矩控制与上述的转矩控制类似，在此不再赘述。
在一个优选的实施例中，当风电机组当前不存在有功功率余量值时，可根据预定时间长度进行第二调频处理。该预定时间长度表示第二调频处理的持续时长。针对第二调频处理，该预定时间长度可由用户进行设定。
根据本发明的实施例的风电机组的一次调频方法，在电网的当前频率小于电网标准频率的情况下，综合考虑风电机组的有功功率余量值和当前频率来确定一次调频的功率变化量的指令值，在确保风电机组稳定运行前提下使有功功率余量值最大限度地参与系统的一次调频过程，从而增强机组调频能力和系统稳定性，同时增加风电场电网辅助性收益。
此外，根据本发明的实施例的风电机组的一次调频方法，结合转矩控制和变桨控制进行一次调频，即能利用转矩控制加快机组对系统频率变化的响应，同时还能通过变桨控制补充转矩控制中旋转动能释放或吸收的能力，避免机组转速快速变化，从而在一次调频期间确保了机组稳定运行。
根据本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的一次调频方法的计算机程序。
根据本发明的实施例还提供一种计算装置。该计算装置包括处理器和存储器。存储器用于存储程序指令。所述程序指令被处理器执行使得处理器执行如上所述的一次调频方法的计算机程序。
此外，根据本发明的实施例的一次调频设备中的各个程序模块可完全由硬件来实现，例如现场可编程门阵列或专用集成电路；还可以由硬件和软件相结合的处理来实现；也可以完全通过计算机程序来以软件处理实现。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (16)

1.一种风电机组的一次调频方法，其特征在于，所述一次调频方法包括：
检测电网的当前频率；
当电网的当前频率小于电网标准频率时，通过第一确定处理来确定一次调频的功率变化量的指令值，
其中，第一确定处理包括：根据当前频率确定用于一次调频的功率变化量的参考值，当确定风电机组当前存在有功功率余量时，对比所述参考值与风电机组的当前有功功率余量值，确定用于一次调频的功率变化量的指令值，将所述参考值和所述有功功率余量值中的较小值作为所述一次调频的功率变化量的指令值，所述当前有功功率余量值根据当前桨距角、比例积分控制器传递函数以及启动变桨控制的桨距角的最小值确定，所述比例积分控制器传递函数指示有功功率余量值与当前桨距角以及所述最小值之间的对应关系；
基于所述功率变化量的指令值进行一次调频，所述一次调频通过第一调频处理进行，所述第一调频处理为：根据所述功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制和变桨控制。
2.根据权利要求1所述的一次调频方法，其特征在于，第一确定处理还包括：当确定风电机组当前不存在有功功率余量时，根据当前频率确定所述参考值，并将所述参考值作为一次调频的功率变化量的指令值。
3.根据权利要求1或2所述的一次调频方法，其特征在于，根据当前频率确定所述参考值的步骤包括：根据所述参考值与当前频率之间的映射关系来得到所述参考值。
4.根据权利要求1或2所述的一次调频方法，其特征在于，当风电机组的当前桨距角大于或等于启动变桨控制的桨距角的最小值时，确定风电机组当前存在有功功率余量值。
5.根据权利要求1所述的一次调频方法，其特征在于，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频包括：当电网的当前频率小于标准频率且风电机组当前存在有功功率余量时，或者，当电网的当前频率大于标准频率时，通过第一调频处理来进行一次调频。
6.根据权利要求1所述的一次调频方法，其特征在于，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频还包括：当电网的当前频率小于标准频率且风电机组当前不存在有功功率余量值时，通过第二调频处理来进行一次调频，
其中，第二调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制。
7.根据权利要求6所述的一次调频方法，其特征在于，根据预定时间长度进行所述第一调频处理或第二调频处理。
8.一种风电机组的一次调频设备，其特征在于，所述一次调频设备包括：
检测单元，检测电网的当前频率；
确定单元，当电网的当前频率小于电网标准频率时，通过第一确定处理来确定一次调频的功率变化量的指令值，
其中，第一确定处理包括：根据当前频率确定用于一次调频的功率变化量的参考值，当确定风电机组当前存在有功功率余量时，对比所述参考值与风电机组的当前有功功率余量值，确定用于一次调频的功率变化量的指令值，将所述参考值和所述有功功率余量值中的较小值作为所述一次调频的功率变化量的指令值，所述当前有功功率余量值根据当前桨距角、比例积分控制器传递函数以及启动变桨控制的桨距角的最小值确定，所述比例积分控制器传递函数指示有功功率余量值与当前桨距角以及所述最小值之间的对应关系；
调频单元，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频，所述一次调频通过第一调频处理进行，所述第一调频处理为：根据所述功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制和变桨控制。
9.根据权利要求8所述的一次调频设备，其特征在于，第一确定处理还包括：当确定风电机组当前不存在有功功率余量时，根据当前频率确定所述参考值，并将所述参考值作为一次调频的功率变化量的指令值。
10.根据权利要求8或9所述的一次调频设备，其特征在于，确定单元根据所述参考值与当前频率之间的映射关系来得到所述参考值。
11.根据权利要求8或9所述的一次调频设备，其特征在于，确定单元当风电机组的当前桨距角大于或等于启动变桨控制的桨距角的最小值时，确定风电机组当前存在有功功率余量值。
12.根据权利要求8所述的一次调频设备，其特征在于，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频包括：当电网的当前频率小于标准频率且风电机组当前存在有功功率余量时，或者，当电网的当前频率大于标准频率时，通过第一调频处理来进行一次调频。
13.根据权利要求8所述的一次调频设备，其特征在于，基于所述功率变化量的指令值进行一次调频还包括：当电网的当前频率小于标准频率且风电机组当前不存在有功功率余量值时，通过第二调频处理来进行一次调频，
其中，第二调频处理为：根据所述一次调频的功率变化量的指令值对风电机组进行转矩控制。
14.根据权利要求13所述的一次调频设备，其特征在于，调频单元根据预定时间长度进行所述第一调频处理或第二调频处理。
15.一种计算机可读存储介质，存储有当被处理器执行时使得处理器执行如权利要求1至7中任意一项所述的一次调频方法的计算机程序。
16.一种计算装置，包括：
处理器；
存储器，用于存储当被处理器执行使得处理器执行如权利要求1至7中任意一项所述的一次调频方法的计算机程序。
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