[发明专利]一种直驱风电机组的优化调频控制策略

说明书

本发明专利公开了一种直驱风电机组的优化调频控制策略。本发明将储能系统配置在直驱风机的直流母线上作为调频的能量来源，提出一种适用于直驱风电机组的优化调频控制策略，可以充分利用储能灵活控制的优势来参与调频。在系统遭遇扰动的初期，先触发下垂控制。若系统频率或系统频率变化率越过设定的触发阈值时，利用小信号扰动激励法进行在线扰动预估，根据预估扰动的大小来提供快速的频率支撑，因此储能系统能更加精准的满足系统调频需求，保障更优质的电网频率。

技术领域

本发明涉及直驱风电机组的调频技术领域，特别是涉及一种直驱风电机组的优化调频控制策略。

背景技术

近年来，由于新能源发电技术的快速发展，风电并网容量不断增加，风电渗透率不断提高，削弱了系统的等效惯性，给频率稳定性带来了重大挑战。风电参与调频能量的来源主要分为三类：存储在风机转子中的旋转动能，风机全功率变流器中电容的能量和附加储能系统的能量。基于风机转子动能的调频方法提高了系统的抗干扰能力，但由于转子转速下降过多，在转子转速恢复过程中，易导致频率的二次跌落事故的发生。基于电容的能量的调频方法，能为系统提供一定的惯量支撑，但由于电容容量的限制，无法有效应对较大的扰动。

迄今为止，储能系统因其响应快、控制灵活等优点，在风电场中得到了广泛的应用，并且可以有效解决上诉问题。各国专家学者提出了各种基于储能系统的风电调频控制策略，在扰动时控制储能系统进行灵活的频率支撑，为系统提供缺额的功率，可有效降抑制频率波动，实现风机友好并网。

发明内容

结合上述调频方案，本发明在风机直流母线侧配置储能系统作为调频的能量来源。首先利用下垂控制承担小扰动的调频任务，当频率超出设定的优化频率控制启动阈值时，再采用小信号激励法对系统外界扰动进行在线预估，储能系统按照预估的扰动功率进行快速频率支撑，填补功率缺额，抑制不平衡功率能有效减小系统频率偏差和频率变化率，提升电能质量。

本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

一种直驱风电机组的优化调频控制策略，包括以下步骤：

步骤1、设置频率死区阈值f_dz和频率变化率死区阈值R_dz；

步骤2、设置优化频率控制启动阈值f_st和R_st；

步骤3、当风电机组系统频率始终保持在设定的死区范围内时，判定风电机组系统处于稳态，储能系统不参与频率调节；

步骤4、当风电机组系统遭遇扰动时，若检测到风电机组系统频率超出设定的死区后，启动下垂控制；

步骤5、若风电机组系统频率继续下跌，超出设定的优化频率控制启动阈值时，采用小信号激励法，预估出外界的扰动大小，进行快速频率支撑；

步骤6、当风电机组进入新稳态后，结束调频。

本发明的技术方案有益效果如下：在扰动初期，此时外界扰动引发系统的功率缺额很小，不需要储能系统进行快速频率支撑，因此采用下垂控制。若此时系统仅遭遇的是小扰动，仅利用下垂控制即可保证系统良好的频率指标。当系统频率超出设定的优化频率控制启动阈值时，此时系统的功率不平衡严重，储能系统按照预估的扰动大小进行快速频率支撑，精准填补功率缺额，抑制频率波动，可以有效减小系统频率偏差和频率变化率，提升电能质量。

附图说明

图1为本发明控制方法的流程示意图；

图2为本发明小信号激励法预估扰动原理图；

图3为本发明实施例配置储能的直驱式风机并网发电系统结构示意图；

图4(a)为本发明实施例遭遇两次负荷扰动时电力系统频率曲线图；