[发明专利]基于虚拟同步机的风储协调调频方法及系统

说明书

本发明提供一种基于虚拟同步机的风储协调调频方法及系统。该基于虚拟同步机的风储协调调频方法包括：输入电力系统额定频率、锁相环频率、中央控制器下垂控制系数、系统频率的变化率、中央控制器虚拟惯量系数和风电机组额定功率至风场调频功率模型得到风场调频功率；输入电力系统额定频率、锁相环频率、风电机组虚拟同步机下垂控制系数、系统频率的变化率、风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数和风电机组额定功率至风电机组调频功率模型中，得到风电机组调频功率并分配给风电机组虚拟同步机；输入风场调频功率、风电机组调频功率和功率指令值至储能系统调频功率模型得到储能系统调频功率并分配给多个储能系统，可以改善电力系统频率特性。

技术领域

本发明涉及虚拟同步机领域，具体地，涉及一种基于虚拟同步机的风储协调调频方法及系统。

背景技术

电力系统频率是衡量电力系统电能质量的重要指标，由于风电出力具有短时功率波动性，且目前主流的变速风电机组无法对系统频率波动提供惯性响应，系统的频率稳定安全受到了巨大的挑战。

为了改善系统的频率特性，虚拟同步机技术应用于风电机组的控制策略中，风电机组虚拟同步机可以在系统频率跌落时短时输出功率，从而使风电具有参与系统频率调节的能力。风电机组向系统短时输出的功率按照所处风速区间的不同来源于两部分：

(1)正常风速下，风电机组运行在最大风功率跟踪模式，可通过降低风机转速释放其储存的旋转动能；

(2)高风速下，风电机组通过调整桨距角舍弃部分风功率，输出额定功率，故可通过释放桨距角控制下舍弃的风功率对系统进行频率支撑。

但风电机组虚拟同步机参与调频会导致三方面的问题：1)风电机组参与调频的支撑功率在极端情况下，即风电机组转子转速处于最小转速时，可利用的旋转动能为零；2)在系统频率恢复过程中，通常采用的MPPT恢复策略，在风电机组转速恢复过程中将导致发电机转子加速吸收有功功率，造成风机输出电磁功率的突然下跌，发生频率二次跌落；3)风电场内各风电机组的运行状态在不同风速下存在区别，风电出力特性的叠加性和差异性可能会引起上述问题更加严重。因为风电机组频率二次跌落过程的功率缺额较大，所以单纯补偿风电机组频率二次跌落功率幅值会消耗过大的储能容量，不具备经济性。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种基于虚拟同步机的风储协调调频系统，以及时调节电力系统频率，避免风电机组的频率发生二次跌落，大幅度改善新能源高渗透率电力系统的频率特性，节约储能投资成本。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于虚拟同步机的风储协调调频方法，包括：

判断锁相环频率是否处于预设范围；

当锁相环频率不处于预设范围时，创建风场调频功率模型，风电机组调频功率模型和储能系统调频功率模型；

输入电力系统额定频率、锁相环频率、中央控制器下垂控制系数、系统频率的变化率、中央控制器虚拟惯量系数和风电机组额定功率至风场调频功率模型中，得到风场调频功率；

输入电力系统额定频率、锁相环频率、风电机组虚拟同步机下垂控制系数、系统频率的变化率、风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数和风电机组额定功率至风电机组调频功率模型中，得到风电机组调频功率；

输入风场调频功率、风电机组调频功率和功率指令值至储能系统调频功率模型中，得到储能系统调频功率；

将风电机组调频功率平均分配给多个风电机组虚拟同步机，将储能系统调频功率平均分配给多个储能系统。

在其中一种实施例中，通过如下风场调频功率模型得到风场调频功率：