一种风电机组一次调频控制参数和工况边界的整定方法与流程

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种风电机组一次调频控制参数和工况边界的整定方法。

背景技术：

1、风能作为一种具有实质性开发优势的清洁能源，已被全球公认为提高能源安全、促进低能耗、碳经济增长的最佳能源解决方案之一，然而，由于风力随机性和波动性的特点，风电大规模并网将进一步增加电力系统稳定频率的难度，会使电力系统的安全稳定运行面临极大挑战。

2、随着风电机组参与电网一次调频变得越来越迫切，但风电机组在一次调频过程中需频繁改变桨距角和发电机转矩，将导致其疲劳载荷增加，降低其使用寿命，现有风电机组一次调频控制策略的研究大多仅关注其调频效果，忽略了风电机组参与一次调频对自身疲劳载荷的影响，因此对风电机组参与一次调频的疲劳载荷特征及降载控制进行研究具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风电机组一次调频控制参数和工况边界的整定方法，解决了现有技术中忽略了风电机组一次调频对自身疲劳载荷影响的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种风电机组一次调频控制参数和工况边界的整定方法，包括：

3、获取频率控制策略，并根据所述频率控制策略构建计及风电机组一次调频的系统频率响应模型；

4、根据所述系统频率响应模型推导得到一次调频评价指标公式；

5、获取系统频率稳态需求，并根据所述一次调频评价指标公式和所述系统频率稳态需求确定风电机组一次调频控制参数的取值范围，并将所述取值范围的最小值作为所述风电机组一次调频控制参数的整定值；

6、获取风电机组动力学模型，基于所述整定值和所述风电机组动力学模型计算风电机组一次调频工况边界对风电机组疲劳载荷的影响值，并根据所述影响值对所述风电机组一次调频工况边界的取值范围进行整定。

7、可选的，所述根据所述频率控制策略构建计及风电机组一次调频的系统频率响应模型，包括：

8、基于风电机组综合惯量和超速减载相结合的频率控制策略构建所述计及风电机组一次调频的系统频率响应模型。

9、可选的，所述根据所述系统频率响应模型推导得到一次调频评价指标公式，包括：

10、根据所述系统频率响应模型得知当出现阶跃功率扰动时，得到系统时域内的频率响应函数δf(t)；

11、将t＝0代入所述频率响应函数δf(t)，由拉普拉斯初值定理计算公式得到频率变化率rocofmax的评价指标公式；

12、当时，计算得到最大频率偏差δfmax的评价指标公式；

13、根据拉普拉斯终值定理可得稳态频率偏差δfst的评价指标公式。

14、可选的，所述获取系统频率稳态需求，并根据所述一次调频评价指标公式和所述系统频率稳态需求确定风电机组一次调频控制参数的取值范围，并将所述取值范围的最小值作为所述风电机组一次调频控制参数的整定值，包括：

15、获取所述最大频率偏差δfmax对应的阈值η1、所述频率变化率rocofmax对应的阈值η2和所述系统稳态频率偏差δfst的阈值η3；

16、根据所述阈值η1、阈值η2、阈值η3、所述最大频率偏差δfmax的评价指标公式、所述频率变化率rocofmax的评价指标公式和所述系统稳态频率偏差δfst的评价指标公式确定所述风电机组一次调频控制参数的下垂控制系数的最小值和虚拟惯量控制系数的最小值。

17、可选的，所述基于所述整定值和所述风电机组动力学模型计算风电机组一次调频工况边界对风电机组疲劳载荷的影响值，并根据所述影响值对所述风电机组一次调频工况边界的取值范围进行整定，包括：

18、基于所述整定值和所述风电机组动力学模型，得到在风电机组一次调频下风速、湍流强度、调频死区和备用比例对风电机组疲劳载荷的影响值；

19、根据所述影响值对所述风速、所述湍流强度、所述调频死区和所述备用比例的取值范围进行整定。

20、可选的，所述基于所述整定值和所述风电机组动力学模型，得到在风电机组一次调频下风速、湍流强度、调频死区和备用比例对风电机组疲劳载荷的影响值，包括：

21、基于所述整定值和所述风电机组动力学模型，利用fast进行仿真分析，并利用损伤等效载荷法分别计算基于所述风速、所述湍流强度、所述调频死区和所述备用比例下风电机组参与一次调频的第一疲劳载荷值和风电机组不参与一次调频的第二疲劳载荷值；

22、根据所述第一疲劳载荷值与所述第二疲劳载荷值的差值得到所述影响值。

23、本发明还提供了一种风电机组一次调频控制参数和工况边界的整定装置，包括：

24、系统频率响应模型构建模块，用于获取频率控制策略，并根据所述频率控制策略构建计及风电机组一次调频的系统频率响应模型；

25、一次调频评价指标公式推导模块，用于根据所述系统频率响应模型推导得到一次调频评价指标公式；

26、风电机组一次调频控制参数整定模块，用于获取系统频率稳态需求，并根据所述一次调频评价指标公式和所述系统频率稳态需求确定风电机组一次调频控制参数的取值范围，并将所述取值范围的最小值作为所述风电机组一次调频控制参数的整定值；

27、风电机组一次调频工况边界整定模块，用于获取风电机组动力学模型，基于所述整定值和所述风电机组动力学模型计算风电机组一次调频工况边界对风电机组疲劳载荷的影响值，并根据所述影响值对所述风电机组一次调频工况边界的取值范围进行整定。

28、可选的，所述系统频率响应模型构建模块，包括：

29、系统频率响应模型构建单元，用于基于风电机组综合惯量和超速减载相结合的频率控制策略构建所述计及风电机组一次调频的系统频率响应模型。

30、本发明还提供了一种风电机组一次调频控制参数和工况边界的整定设备，包括：

31、存储器，用于存储计算机程序；

32、处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的风电机组一次调频控制参数和工况边界的整定方法的步骤。

33、本发明还提供了一种介质，所述介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如上述的风电机组一次调频控制参数和工况边界的整定方法的步骤。

34、可见，本发明通过获取频率控制策略，并根据频率控制策略构建计及风电机组一次调频的系统频率响应模型；根据系统频率响应模型推导得到一次调频评价指标公式；获取系统频率稳态需求，并根据一次调频评价指标公式和系统频率稳态需求确定风电机组一次调频控制参数的取值范围，并将取值范围的最小值作为风电机组一次调频控制参数的整定值；获取风电机组动力学模型，基于整定值和风电机组动力学模型计算风电机组一次调频工况边界对风电机组疲劳载荷的影响值，并根据影响值对风电机组一次调频工况边界的取值范围进行整定。本方法对风电机组一次调频的控制参数进行整定，提高了电力系统的频率稳定性，还进一步分析和评估了风电机组参与一次调频所导致的疲劳载荷变化情况，进而对风电机组一次调频的工况边界范围进行了整定，对风电机组的安全、经济运行具有十分重要的意义。

35、此外，本发明还提供了一种风电机组一次调频控制参数和工况边界的整定装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。