[发明专利]一种基于执行依赖启发式动态规划的风电机组变下垂控制方法

说明书

本发明公开了一种基于执行依赖启发式动态规划的风电机组变下垂控制方法。针对湍流风速导致风轮转速和气动功率不断变化，影响风电机组对电网频率的支撑能力，导致固定的下垂系数难以适应变化的工况的问题。该方法首先建立了风电机组下垂控制模型；然后建立根据风机转速的变化的下垂系数动态调整模型；进一步建立基于ADHDP方法的下垂系数修正模型；最后结合以上模型合成智能变下垂控制模型，输出电磁功率参考值。该控制方法能够有效应对湍流风速变化的随机性和风机频率支撑过程的非线性，动态修正下垂系数，使风电机组在维持自身稳定运行的前提下充分利用风轮动能为电网提供功率支撑。

技术领域

本发明属于风电参与电网调频领域，特别是一种基于执行依赖启发式动态规划的风电机组变下垂控制方法。

背景技术

作为一种重要的可再生能源利用技术，风力发电正朝着规模化、高质量、高占比的目标不断发展，其并网消纳问题也受到越来越多的重视。

大规模风电并网给电网调频带来了挑战。一方面，风电机组(以下简称风机)通过变流器并网，导致电力系统的等效惯量会随着风电占比的增大而减；另一方面，继续依赖同步机组承担调频任务势必带来电网调频能力不足的问题。为此，近年来，国内外学者从风储联合调频、预留有功备用和提供频率支撑等方面对风机参与电网调频开展了大量研究。

考虑到风机具有较大的转动惯量和转速变化范围，可以依靠风轮动能的存储和释放提供用于支撑电网频率的有功功率。进一步地，为了效仿同步机组的频率响应特性，在风机原有控制器上附加频率偏差环节，实现按有功功率-频率下垂特性曲线增发风机出力，也即通常所称的下垂控制。

早期调频控制研究中下垂系数多采用固定数值，且通常凭经验设定。然而，面对复杂多变的运行工况，固定不变的下垂系数难以保证风机始终具备良好的调频效果。实质上，下垂系数的大小不仅反映风机参与系统调频的深度，而且更是协调电网支撑与风机稳定的关键所在。也就是说，风机既要在较高风速下为电网提供尽可能充分的功率支撑，同时也要在较低风速下避免因下垂系数过大影响自身的稳定运行。

相较于固定下垂系数，变系数的方式能使风机更好地兼顾调频效果和自身稳定性，并且有助于降低风机载荷。为此，高风速风机占比、风机转速和减载备用功率等被用于整定下垂系数，并进一步通过高、低风速对应不同的整定方式，使风机在不同风速条件下均能够发挥调频能力。然而，当前研究虽已关注风速幅值对下垂系数设定的影响，但面对更加复杂变化的湍流风速，系数整定仍有待改进。究其原因在于：随机变化的湍流风速会改变输入的气动功率和储存风轮动能，时刻左右着风机的电网频率支撑能力，但是该过程却因风机功率调节特性和电网频率响应特性的强非线性而难以被准确量化。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于执行依赖启发式动态规划的风电机组变下垂控制方法，根据受风速幅值影响的风机转速动态调整下垂系数，再进一步利用ADHDP对该系数加以修正，以克服系统模型的非线性，从而充分发挥风机在湍流风速下的调频能力并改善实际调频效果。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于执行依赖启发式动态规划的风电机组变下垂控制器，所述方法包括以下步骤：

步骤1：构建风电机组传统下垂控制模型，确定风机下垂控制的电磁功率参考值P_ref；

步骤2：构建根据风机转速的变化的下垂系数动态调整模型K_ω；

步骤3：构建基于ADHDP方法的下垂系数修正模型；

步骤4：结合以上模型合成智能变下垂控制模型，输出电磁功率参考值P_{ADHDP_ref}。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：