[发明专利]一种基于储能的风电一次调频控制方法、系统、设备以及存储介质

说明书

一种基于储能的风电一次调频控制方法、系统、设备以及存储介质，属于风电机组调频技术领域，解决了现有的风电资源的不可控性引起电网失稳，且由于风速不确定性，引起风电机组备用功率不足或过剩的问题。将全风速段分别划分成高风速段和低风速段，当风速处于高风速段时，风电机组功率保持在恒定区，且储备功率；当风速处于低风速段时，在转子动能控制下，若负荷发生变化引起网侧频率调整，风电机组释放转子动能参与网侧频率调整后，转子转速不是最优转速；转速恢复控制设置转速恢复延时，使转子转速恢复到最优转速。本发明所述的基于储能的风电一次调频控制方法可以应用于风电机组调频技术领域。

技术领域

本发明涉及风电机组调频技术领域，具体涉及调频控制技术。

背景技术

在面对能源与环境的双重压力下，可再生能源的发展利用依旧是解决目前困难的重要途径。在风能、水能、太阳能等可再生能源的发电技术中，风力发电所需的风能资源因绿色环保，对于缓解环境和能源的压力有显著贡献。

风能的不可控性会引起电网的失稳，所以，研究风电一次调频控制策略成为了迫切需要解决的问题，双馈风力发电机作为市场上主流发电机，通过变频器实现变速恒频运行，系统主要由风轮、传动系统、双馈发电机、背靠背式变流器等组成，参与调频的主要方法有惯性控制方法和减载控制方法。

双馈风力发电机的模型如图1所示，转子绕组经由变流器接入电网，而定子绕组直接与电网连接，向电网输送的功率由转子侧输出和定子侧输出组成，将与电网相连的变流器叫做网侧变流器(Grid Side Converter，GSC)，与转子相连的变流器叫做转子侧变流器(Rotor Side Converter，RSC)，在两个变流器之间通过直流电容相连。

风能的捕获和转换涉及到复杂的物理学理论，理想状态下捕获的能量可表示为：

其中，E为气流所具有的动能；m为气流质量；v为气流通过风轮的瞬时速度。

当气流在单位时间通过的横截面为S的风轮时，其单位体积为：

V＝Sv；   1-2

单位气体质量：

m＝ρV；   1-3

其中，ρ为气体密度，结合式2-1、2-2、2-3，单位时间内通过风轮的动能可表示为：

实际情况下，风机只能捕获部分气流动能，剩余部分经风轮流出。根据空气动力学特性，可以将风力机捕获的风能表示为：

上式中，P_m为风力机从气流动能中获得的功率，C_P为风能转换系数，与叶尖速比λ和桨距角β存在一定的表征关系，ρ为气流密度，v为瞬时风速，R为风轮半径。叶尖速比λ＝ωR/v，ω风力机的转子角速度，即叶尖线速度与风瞬时速度的比值,β为桨叶的迎风角度。

由式1-5可知，风力机捕获的风能除去不可变的环境参数ρ,v和风力机固定设计尺寸R有关，还跟风能利用系数C_P相关。因此，可以通过改变风利用系数调节风力机捕获的功率。

如果双馈风机采用最大功率跟踪，恒定桨距角下调节不同风速下风力机的叶尖速比，总有唯一最优叶尖速比使C_P始终保持为最大值。同样在某一风速下，最大风能利用系数也对应一个最优转速。