[发明专利]一种风力发电机组惯量响应的控制方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种风力发电机组惯量响应的控制方法、装置及存储介质，属于风力发电技术领域。将风电机组的惯量响应过程划分为三个阶段，第一阶段减少有功功率输出并使风轮转速上升，使风轮的动能增加以便后续使用，第二阶段增加有功功率输出使风轮转速降低，将上一阶段的动能转化成电能抑制电网频率下跌，第三阶段使叶轮转速恢复到正常运行曲线上。本发明能够在叶轮转速恢复过程中尽量减少叶轮动能恢复，并最快的将风轮吸收的风能转化成电能，在完成惯量响应的同时增加风力发电机组的发电效率。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组惯量响应的控制方法、装置及存储介质。

背景技术

传统同步发电机频率相对可控，而风电呈现供应侧随机波动特性。变速恒频风电机组通过back-back变换器并网输电，发电机与电网系统解耦，无法抑制系统频率变化。高比例可再生能源接入、高比例电力电子设备应用使电力系统呈现低惯量、弱阻尼。电力电子化的新型电力系统频率稳定性问题凸显，新能源场站需接入电网调频。

现有针对此问题的技术方案包括：检测电网频率变化量及变化率，根据变化情况计算风力发电机组的有功功率变化量，结合当前风力发电机组的有功功率值来响应电网频率变化。由于风力发电机组一般叶轮系统在旋转过程中惯性较大，因此可以将叶轮在旋转过程中的动能转化成有功功率，短暂抑制电网频率的下跌。但是由于牺牲叶轮动能，此时叶轮转速在下降。当惯量响应结束，频率在恢复过程中叶轮转速在逐渐恢复。此时叶轮吸收的风能一方面转化成为恢复的叶轮动能一方面转化成电能输出。此恢复过程视风况时间而定，叶轮吸收的风能不能全部转化成电能，同时恢复过程越长，会对再次进行惯量响应造成一定的影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种风力发电机组惯量响应的控制方法、装置及存储介质，能够在叶轮转速恢复过程中尽量减少叶轮动能恢复，并最快的将风轮吸收的风能转化成电能，在完成惯量响应的同时增加风力发电机组的发电效率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种风力发电机组惯量响应的控制方法，将风力发电机组惯量响应过程分为以下三个阶段，在各阶段通过向风力发电机组控制系统发送有功功率指令实现惯量响应控制：

第一阶段，减少有功功率输出并使风轮转速上升，使风轮的动能增加进行积蓄；

第二阶段，增加有功功率输出并使风轮转速降低，将第一阶段积蓄的动能转化为电能，抑制电网频率下跌；

第三阶段，使叶轮转速恢复到正常运行曲线上。

优选地，三个阶段中有功功率的调节通过以下逻辑实现：

S1：在当前的检测周期内检测功能标志位是否为1，若不为1则逻辑结束，若为1则转S2；

S2：检测电网频率变化率并与设置的死区进行比较，如电网频率变化率小于死区，则逻辑结束；如电网频率变化率大于死区，则转S3；

S3：获取惯性时间常数TJ和电力系统额定频率fN并相除，得到TJ/fN；然后与检测到的电网频率变化率df/dt相乘得到(TJ/fN)*(df/dt)；

S4：获取风电机组单机额定容量PN，并与S3得到的结果相乘后取反，得到-PN*(TJ/fN)*(df/dt)；

S5：获取风电机组当前有功功率值P并与S4得到的结果相加，得到P-PN*(TJ/fN)*(df/dt)，将该值作为有功功率指令值发送给风力发电机组控制系统来执行有功功率指令。

进一步优选地，S2中，死区为0.5Hz/s。

进一步优选地，电网频率变化率通过高精度测频装置检测得到。

进一步优选地，S3中，惯性时间常数TJ为4～12s。