提高有功恢复的DFIG风电场协调电压支持控制方法及系统

本发明涉及风电场电压支撑控制，尤其涉及一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着化石燃料的过度消耗和环境恶化的压力，以风电为代表的可再生能源在电力供应中发挥着越来越重要的作用。其中，基于双馈异步发电机(dfig)的风电场(wf)因结构简单、成本低廉，同时在有功和无功功率控制方面具有灵活的控制性能，因此被广泛应用于电力系统中的风力发电。

3、风电装机容量的快速增长给电力系统的运行和暂态稳定带来了巨大挑战。当电力系统发生扰动时，为了保证电力系统的安全，需要足够的无功功率来维持电网故障期间和故障后所有母线的电压水平在规定的范围内。目前，基于双馈异步发电机的风电场的电压支持控制策略主要集中在电网故障期间的电压暂态支持能力，主要包括：转子侧变流器提供的无功功率、电网侧变流器提供的无功功率或者两者一起提供的无功功率。

4、在电网故障期间，为了最大限度地提高无功功率能力，风电场的有功功率将大幅降低。电网故障消除后，无功功率急剧恢复到故障前的稳态值，而有功功率恢复到故障前的稳态值的速度相对较慢，风电机组将经历一个较长的有功功率恢复过程。随着风电在电力供应中发挥越来越重要的作用，有功功率的大幅下降将导致发电量与负荷需求长期不平衡，从而导致系统不稳定。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法及系统，能够在电网故障期间提供有效的电压支持，同时最大限度地减少有功功率缺口。

2、在一些实施方式中，采用如下技术方案：

3、一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法，包括：

4、利用功率优化模型，计算并存储不同并网点电压对应的各风电机组的有功功率参考值和无功功率参考值；

5、在电网故障发生时，匹配得到当前并网点电压值对应的各风电机组的有功功率参考值和无功功率参考值，实现对各风电机组的功率控制；

6、其中，所述功率优化模型以所有风电机组的有功功率缺口最小为目标函数，以风电场有功功率和无功功率实际注入量，以及并网点电压作为输入，以各风电机组的有功功率参考值和无功功率参考值作为输出。

7、其中，所述功率优化模型的目标函数为：

8、

9、△ps.i＝ps.i.real-ps.i.ref

10、其中，ps.i.real为风电机组i稳态时的实际有功功率，ps.i.ref为风电机组i的有功功率参考值。

11、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

12、一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制系统，包括：

13、功率优化计算模块，用于利用功率优化模型，计算并存储不同并网点电压对应的各风电机组的有功功率参考值和无功功率参考值；

14、功率优化模块，用于在电网故障发生时，匹配得到当前并网点电压值对应的各风电机组的有功功率参考值和无功功率参考值，实现对各风电机组的功率控制；

15、其中，所述功率优化模型以所有风电机组的有功功率缺口最小为目标函数，以风电场有功功率和无功功率实际注入量，以及并网点电压作为输入，以各风电机组的有功功率参考值和无功功率参考值作为输出。

16、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

17、一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法。

18、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

19、一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、(1)本发明通过功率优化模型计算风电场在电网故障时所有双馈风电机组的有功功率和无功功率注入，其中考虑了各种故障条件下的动态无功功率能力和尾流效应，以确保风电场在故障清除后快速平稳地恢复到故障前的有功功率，从而在电网故障期间提供有效的电压支撑的同时最大限度地减少有功功率缺口。

22、本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。

技术特征：

1.一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法，其特征在于，所述功率优化模型的目标函数为：

3.如权利要求1所述的一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法，其特征在于，所述功率优化模型的约束条件包括电压支撑约束，具体为：

4.如权利要求1所述的一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法，其特征在于，所述功率优化模型的约束条件包括双馈异步发电机的容量约束，具体为：

5.如权利要求1所述的一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法，其特征在于，采用线性化方法将功率优化模型等效为线性数学模型，然后进行求解。

6.一种提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制系统，其特征在于，包括：

7.一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现指令；存储器用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-5任一项所述的提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法。

8.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-5任一项所述的提高有功恢复的dfig风电场协调电压支持控制方法。

技术总结
本发明公开了一种提高有功恢复的DFIG风电场协调电压支持控制方法及系统，包括：利用功率优化模型，计算并存储不同并网点电压对应的各风电机组的有功功率参考值和无功功率参考值；在电网故障发生时，匹配得到当前并网点电压值对应的各风电机组的有功功率参考值和无功功率参考值，实现对各风电机组的功率控制。本发明能够确保风电场在故障清除后快速平稳地恢复到故障前的有功功率，从而在电网故障期间提供有效的电压支撑的同时最大限度地减少有功功率缺口。

技术研发人员：孙凯祺,刘洁,李可军,朱凌志,汪挺,张冰,刘耀琳,范宏进,关逸飞
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19