本技术公开了一种计及尾流效应时滞影响的风电场三分段调频控制策略,属于新型电力系统频率稳定与控制领域。所述控制策略结合风机参与电力系统调频时存在的尾流效应和时滞效应,根据调频中不同时间段内的不同频率曲线特征和预期目的设计了三种综合惯性控制策略。在第一阶段,为了能够快速响应负荷扰动,提高FN点并加速频率稳定,设计了一种考虑转速和频率变化量的综合惯性控制;第二阶段考虑到尾流效应和时滞效应对频率波动的影响,设计了基于转子动能的自适应虚拟惯性控制策略,有效地抑制了频率波动;第三阶段采用了随时间变化的综合惯性控制策略,这种动态调整有利于在尾流扰动减小的情况下帮助系统频率快速达到稳态值。
背景技术
随着新能源的蓬勃发展,风电大规模接入电网也给电网带来了较大的挑战。基于电力电子接口的风力发电设备代替传统同步机大规模并网,难以主动响应系统频率变化,对外呈现近零惯性,导致系统惯量降低。当负荷突然变化时,系统频率将发生较大波动。为了使电力系统能够安全稳定运行,需要让风电机组具有频率响应能力,参与电网频率调节。综合惯性控制是一种常用的风机调频控制策略,包含虚拟惯性控制和下垂控制两种控制方法,将频率变化率和电网频率偏差作为输入信号引入机组的功率控制系统中,通过快速释放转子动能,使得风电机组具有快速响应频率变化的能力。
随着风电场规模的扩大,风机之间的尾流效应和由尾流效应导致的时滞效应逐渐不可忽略。尾流效应是来流风经过上游风机后由于风机叶片吸收能量导致下游风机接收到的风速降低的一种现象,尾流效应会导致每台风机接受到的风速和所具备的转子动能不同。由于上下游风机之间都存在一定距离来保证风机的正常运行,上游风机的尾流风速从上游传播到下游风机风轮处存在一定的延迟时间,这就是时滞效应,处于不同排数的风机的时滞时间也不相同,上游风机尾流的时滞时间小于下游风机尾流的时滞时间。当系统发生扰动时,风机在综合惯性的作用下开始释放转子动能,此时风机的转速降低会造成上游风机的尾流风速增大,经过时滞时间段后上游风机增大的尾流风到达下游风机,导致下游风机的转速增大,具备更多的转子动能参与系统频率支撑,但这样也会导致频率随着尾流波动的到来发生较大的波动。因此,研究根据关键时滞时间点的分段频率支撑方法十分重要。
实现思路