[发明专利]一种基于双馈异步风力发电机的风电并网调频方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于双馈异步风力发电机的风电并网调频方法，所述风力发电机连接有用于控制风力发电机参考转矩的的变频器，包括以下步骤：判断风力发电机的转子是否已经达到额定转速；若否，则采用惯量响应调频方法；若是，则采用一次调频方法；采用改变风力发电机的有功功率输出，而改变风力发电机的转速，从而实现电网调频。本发明还公开了一种调频系统，包括风力发电机、变频器以及控制器，所述控制器内配置有惯量响应调频模块以及一次调频模块。本发明跟随风速的随机波动性，进行调频策略的响应，电网频率恢复迅速，并且能抑制频率的二次跌落，不依赖硬件储能设备，大大降低了成本。

技术领域

本发明涉及一种风电并网系统的电网调频方法及系统。

背景技术

在风力发电技术中，基于双馈异步风力发电机(doubly fed-inductiongeneration，DFIG)的风力发电系统与传统的基于普通异步发电机的恒速恒频风力发电系统相比具有明显的优势，现已逐渐成为风电市场的主流机型。根据各国风电并网相关要求，风电参与系统调频将会成为未来电网发展的一种必然要求。

双馈型风电机组通过变频器控制电磁功率(包括有功功率与无功功率)的输出，由于其机械功率与系统电磁功率的解耦、转速控制与电网频率的解耦，风力机转子机械功率无法对电网频率变化做出快速有效的响应，因此其旋转动能对系统惯量的贡献几乎没有。当系统频率发生变化时，若风电机组不进行任何响应，有时甚至会加剧系统频率的变化。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于双馈异步风力发电机的风电并网调频方法，解决现有技术中风电机组未能很好的参与系统调频的技术问题，能够在不增加硬件设施的前提下，通过软件程序控制来改变风电机组的有功出力，以帮助系统电网频率恢复正常。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种基于双馈异步风力发电机的风电并网调频方法，所述风力发电机连接有用于控制风力发电机参考转矩的的变频器，包括以下步骤：

步骤1：判断风力发电机的转子是否已经达到额定转速；若否，则采用步骤2的惯量响应调频方法；若是，则采用步骤3的一次调频方法；

步骤2：惯量响应调频方法，包括以下步骤：

步骤2.1：计算风力发电机的最大调频能量：

其中，ΔE_max上为电网频率上升时，风力发电机所具有的最大调频能量，ω为风力发电机的当前转速，ω_r为转子转速上限；

ΔE_max下为电网频率下降时，风力发电机所具有的最大调频能量，ω为风力发电机的当前转速，ω₁为转子转速下限；

步骤2.2：计算调频功率：

其中，ΔP_上为电网频率上升时，风力发电机所需要减少的有功功率输出；ΔP_下为电网频率下降时，风力发电机所需要增加的有功功率输出；t为调频持续时间；f_上0为电网频率上限值，f_上1为电网频率最大值，f_下0为电网频率下限值，f_下1为电网频率最小值；

步骤2.3：将调频功率叠加到风力发电机的参考功率上，计算出风力发电机的参考转矩T_ref：

其中，P_Limint为风力发电机的参考功率，ω_额为风力发电机的额定转速；

步骤2.4：将参考转矩输入变频器中，通过变频器改变风力发电机的参考转矩，从而使得风力发电机的转速变化，起到调频作用；跳转至步骤4；