一種風儲聯合調節電網頻率的方法及系統與流程

本申請涉及電力系統頻率穩定分析，尤其涉及一種風儲聯合調節電網頻率的方法及系統。

背景技術：

1、新能源的開發和利用日益成為人們關注的焦點。風電因具備成本較低、技術成熟等優勢，已成為目前最具競爭力的新能源發電技術。大規模風電并網也給系統頻率穩定性帶來了新的挑戰。一方面，風機通過變流器實現并網，從而風機轉子轉速和系統頻率之間失去直接的耦合關系；另一方面，為了實現風能的有效利用，風機通常采用最大功率跟蹤(maximum?power?point?tracking,mppt)控制，無法對系統頻率起到調節作用。當系統頻率降低時，風機釋放轉子動能進行短時功率支撐。隨著轉子的動能逐漸釋放，當發電機轉速下降到速度的下限時，風機退出一次調頻并采用mppt控制進行轉速恢復，在轉速恢復階段的初期，電磁轉矩的大幅下降導致風機輸出的有功功率突然下降(功率突變)，將引起系統頻率的二次跌落。

技術實現思路

1、本申請提供一種風儲聯合調節電網頻率的方法及系統，其解決了功率突變導致系統頻率二次跌落的技術問題，達到了抑制頻率二次跌落的技術效果。

2、為了達到上述目的，本申請采用的主要技術方案包括：

3、第一方面，本申請實施例提供一種風儲聯合調節電網頻率的方法，所述方法包括：風機采用綜合慣量控制對系統進行頻率調節，以補償缺少的功率；風機采用變系數轉速恢復控制，使得風機輸出的有功功率緩慢減小，風機轉子恢復轉速；將儲能裝置與風機并聯，若儲能裝置剩余容量高于設定閾值，則儲能裝置輸出儲能功率，用于補充風機的減載功率。

4、本申請實施例提出的風儲聯合調節電網頻率的方法，通過風機采用綜合慣量控制對系統進行頻率調節，以補償缺少的功率，風機采用變系數轉速恢復控制，使得風機輸出的有功功率緩慢減小，風機轉子恢復轉速，抑制了風機輸出的有功功率突然下降，避免了系統頻率的二次跌落，將儲能裝置與風機并聯，若儲能裝置剩余容量高于設定閾值，則儲能裝置輸出儲能功率，用于補充風機的減載功率，從根源上解決了因風機輸出的有功功率下降導致的系統頻率二次跌落的技術問題。

5、可選地，所述風機采用綜合慣量控制對系統進行頻率調節，以補償缺少的功率，其中，風機的額外增發功率為δp，可表示為：

6、

7、上式中，kp、kd分別為綜合慣量控制的比例系數和微分系數，δf為系統頻率偏差，df/dt為系統頻率變化率。

8、可選地，所述風機采用變系數轉速恢復控制，使得風機輸出的有功功率緩慢減小，風機轉子恢復轉速，其中，風機輸出的有功功率為pw(t)，可表示為：

9、pw(t)＝pmppt(t)+δp(t)-δpde(t)

10、上式中，pmppt(t)為t時刻風機在最大功率跟蹤模式下運行的最大功率，δp(t)為t時刻風機額外增發功率，δpde(t)為t時刻風機的減載功率。

11、可選地，風機在所述最大功率跟蹤模式下運行的最大功率為pmppt，可表示為：

12、pmppt＝0.5ρπr5cp_maxω3/λ3opt＝kmaxω3

13、上式中，ρ為空氣密度，r為風機葉片半徑，cp_max為風能最大利用系數，λopt為風機葉尖速比，ω為風機的轉速，kmax為最大功率系數。

14、可選地，所述t時刻風機的減載功率為δpde(t)，可表示為：

15、δpde(t)＝kp(ω0-ωr)+ki∫(ω0-ωr)dt

16、上式中，kp為綜合慣量控制的比例系數，ki為綜合慣量控制的積分系數，ω0為擾動前風機轉子轉速，ωr為t時刻風機轉子轉速。

17、可選地，根據所述變系數轉速恢復控制，確定所述綜合慣量控制的比例系數和所述綜合慣量控制的積分系數，可表示為：

18、

19、上式中，kp為綜合慣量控制的比例系數，ki為綜合慣量控制的積分系數，toff為進入轉速恢復的時刻，ω(toff)為toff時刻風機轉子轉速，ωr為t時刻風機轉子轉速，ap和ai分別為kp和ki的比例系數。

20、可選地，所述儲能裝置輸出儲能功率pe，可表示為：

21、pe＝kp(ω0-ωr)+ki∫(ω0-ωr)dt

22、上式中，kp為綜合慣量控制的比例系數，ki為綜合慣量控制的積分系數，ω0為擾動前風機轉子轉速，ωr為t時刻風機轉子轉速。

23、所述儲能裝置輸出的儲能功率與所述風機的減載功率相等。儲能裝置根據風機轉子轉速的變化特性，動態調整儲能裝置輸出的儲能功率，以彌補風機的減載功率，從根源上解決了風機輸出有功功率突變導致的頻率二次跌落的技術問題。

24、可選地，所述方法還包括：在系統受到擾動的情況下，若系統的頻率偏差超過第一閾值，且風機轉子轉速超過第二閾值，則風機采用綜合慣量控制對系統進行頻率調節，以補償缺少的功率。

25、可選地，所述第一閾值為0.03赫茲，所述第二閾值為0.67pu。

26、可選地，所述方法還包括：若風機轉子轉速開始恢復，或風機轉子轉速低于所述第二閾值，則風機采用變系數轉速恢復控制，使得風機輸出的有功功率緩慢減小。

27、第二方面，本申請實施例提供一種風儲聯合調節電網頻率的系統，包括：控制模塊，用于風機采用綜合慣量控制對系統進行頻率調節，以補償缺少的功率；用于風機采用變系數轉速恢復控制，使得風機輸出的有功功率緩慢減小，風機轉子恢復轉速；儲能模塊，用于將儲能裝置與風機并聯，若儲能裝置剩余容量高于設定閾值，則儲能裝置輸出儲能功率，用于補充風機的減載功率。

28、第三方面，本申請實施例提出的一種計算機設備，包括：存儲器和處理器，所述存儲器和所述處理器之間互相通信連接，所述存儲器中存儲有計算機指令，所述處理器通過執行所述計算機指令，從而執行上述任一項所述的風儲聯合調節電網頻率的方法。

29、第四方面，本申請實施例提出的一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機指令，所述計算機指令用于使計算機執行上述任一項所述的風儲聯合調節電網頻率的方法。

30、第五方面，本申請實施例提出的一種計算機程序產品，包括計算機指令，所述計算機指令用于使計算機執行上述任一項所述的風儲聯合調節電網頻率的方法。

技術特征：

1.一種風儲聯合調節電網頻率的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述風機采用綜合慣量控制對系統進行頻率調節，以補償缺少的功率，其中，風機額外增發功率為δp，可表示為：

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述風機采用變系數轉速恢復控制，使得風機輸出的有功功率緩慢減小，風機轉子恢復轉速，其中，風機輸出的有功功率為pw(t)，可表示為：

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，風機在所述最大功率跟蹤模式下運行的最大功率為pmppt，可表示為：

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述t時刻風機的減載功率為δpde(t)，可表示為：

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，根據所述變系數轉速恢復控制，確定所述綜合慣量控制的比例系數和所述綜合慣量控制的積分系數，可表示為：

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述儲能裝置輸出儲能功率pe，可表示為：

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一閾值為0.03赫茲，所述第二閾值為0.67pu。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

11.一種風儲聯合調節電網頻率的系統，其特征在于，包括：

技術總結
本申請涉及電力系統頻率穩定分析技術領域，公開了一種風儲聯合調節電網頻率的方法及系統，其中，所述方法包括：風機采用綜合慣量控制對系統進行頻率調節，以補償缺少的功率；風機采用變系數轉速恢復控制，使得風機輸出的有功功率緩慢減小，風機轉子恢復轉速；將儲能裝置與風機并聯，若儲能裝置剩余容量高于設定閾值，則儲能裝置輸出儲能功率，用于補充風機的減載功率，解決了功率突變導致系統頻率二次跌落的技術問題，達到了抑制頻率二次跌落的技術效果。

技術研發人員：包津銘,張艷,曹陽,張靜怡,侯孟希,李暉,王智冬,孫珂,顧盼,劉山河,李曉飛,李希德,沈思耘,朱旭
受保護的技術使用者：國網經濟技術研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/12/23