[发明专利]一种基于风储一体化的风电机组暂态特性提升方法

说明书

本发明公开了一种基于风储一体化的风电机组暂态特性提升方法。是以提高风电机组电网适应性、电能质量为目的，本发明采用以下方案：当检测到风电机组的并网点电压处于低电压穿越时，风储一体化系统切换至低穿模式；当检测到风电机组的并网点电压处于高电压穿越时，风储一体化系统切换至高穿模式；当无触发信号时，风储一体化系统为电能质量模式。优点是基于风储一体化硬件拓扑对储能及风电机组的故障穿越控制算法、电能质量控制算法进行算法策略集成，实现风储一体化控制系统的统一协调，提升风电机组暂态特性。

技术领域

本发明涉及一种电力系统安全分析技术领域，尤其涉及一种基于风储一体化的风电机组暂态特性提升方法。

背景技术

改变能源结构、提升风能等清洁能源在能源中的占比是实现“碳达峰、碳中和”的重要战略举措。随着风电并网容量的增加，电力系统由强电网向弱电网转变，其电能质量问题日益突出，主要体现在以下三个方面：风资源的随机性、间歇性使风电并网功率存在大量波动，形成谐波源；风电机组通过电力电子元件控制入网功率，而电力电子元件的非线性伏安特性将使其向电力系统中注入大量高次谐波；双馈发电机自身磁动势的非正弦分布使其在发出基波电动势的同时也产生谐波电动势。另一方面，传统电力系统电网结构的改变也将对风电机组故障穿越等暂态特性提出更高要求。

当前，在提高风电并网电能质量方面已有较多研究，主要可以归纳为以下两类：安装统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC)或利用储能技术。

针对上述风电机组并网后存在的暂态问题，部分学者在电源侧添加集中式储能装置，利用储能进行出力平抑、利用储能变流器资源进行谐波及不平衡补偿，以改善风电并网时出现的电能质量问题，同时，集中式储能还作为电力系统调频重要手段来增强系统频率稳定性；也有部分学者将储能系统接入风电机组，开发了调频和故障穿越的统一协调控制器，并利用储能装置兼顾低电压、高电压穿越及电力系统调频需求，协调有功平衡与无功支撑。

例如，一种在中国专利文献上公开的“直驱风机高电压穿越特性的电磁暂态特性模拟系统及方法”，其公告号CN112186815A，公开日为2021年1月5日，本发明提供了一种直驱风机高电压穿越特性的电磁暂态特性模拟系统及方法，所述系统包括判断高电压穿越模块，用于确定直驱风机是否进入高电压穿越状态，并形成高穿触发信号；高穿时刻电流锁定模块，用于确定直驱风机是否进入高电压穿越状态，若是，对有功电流参考信号进行处理得到有功电流高穿时刻锁定值；高穿阶段无功电流控制模块，用于根据高穿触发信号将高电压穿越状态的无功电流指令值或常规状态无功电流参考值作为无功电流指令值输出；高穿阶段有功电流控制模块，用于根据高穿触发信号将常规电流参考值或所述有功电流高穿时刻锁定值作为有功电流指令值输出，可准确复现实际直驱风机的高电压穿越特性。该发明只是兼顾高电压穿越，而没有兼顾到低电压及电力系统调频需求，也没有协调有功平衡与无功支撑，也没有考虑到电能质量问题。

发明内容

本发明基于风储一体化设备，以提高风电机组电网适应性、电能质量为目的；提出一种基于风储一体化的风电机组暂态特性提升方法：解决了储能及风电机组的控制策略集成问题，避免了低穿过程中风电机组网侧变流器过流、储能电池过充/过放，简化了风电机组原有高电压穿越算法，在满足无功电流的基础上平抑机组功率波动，也能根据储能电池荷电状态、实际不平衡电流、谐波电流含量来自主选择特定频段下的补偿电流。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

当检测到风电机组的并网点电压处于低电压穿越时，风储一体化系统切换至低穿模式，网侧变流器向电力系统注入无功电流、储能变流器接入机组直流侧；

当检测到风电机组的并网点电压处于高电压穿越时，风储一体化系统切换至高穿模式，网侧变流器执行故障前调度指令或输出实际风况对应的有功功率、储能变流器接入机组交流侧；当无触发信号时，风储一体化系统为电能质量模式，网侧变流器正常运行、储能变流器接入机组交流侧对机组正常运行时输出的谐波分量、不平衡分量进行补偿。