CN115021314A - 一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略 - Google Patents

一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略 Download PDF

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CN115021314A CN202210701577.XA CN202210701577A CN115021314A CN 115021314 A CN115021314 A CN 115021314A CN 202210701577 A CN202210701577 A CN 202210701577A CN 115021314 A CN115021314 A CN 115021314A
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Abstract

本发明涉及用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略，属于电力***控制领域，首先在考虑风电场无功输出极限与并网***无功补偿需求相互作用的基础上，绘制风电场功率特性曲线及并网***功率特性曲线，确定电压联合控制临界运行点；基于电压联合控制状态判定策略，确定双馈风机需启动的控制，即ω‑β联合控制及联合β控制，修正控制参数实现风电场对并网***的电压支撑；混合储能***依据联合储能能量管理策略补偿机组有功功率，能够有效避免一次能源的浪费。考虑风速变化、风电场无功输出极限、并网***无功补偿需求、混合储能***能量管理等多重因素，控制效果明显，使双馈风电场抑制并网***的电压波动，提高***的稳定性，适用于工程实际。

Description

一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略
技术领域
本发明属于电力***控制技术领域，具体涉及一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略。
背景技术
近年来，全球以风电为代表的新能源迅速发展，风力发电已成为我国仅次于水电的第二大清洁电源。然而，风电技术的快速发展给电力***的稳定运行带来诸多挑战。风电场常位于电网末端，需经长距离输电线路与电网相连。末端电网网架结构薄弱，因风速导致的风电场出力波动会造成风电并网点电压波动，威胁电网的安全稳定运行。双馈风电机组具有控制灵活、有功及无功功率解耦控制等特点，能够满足风电并网点的无功电压支撑需求。在风速波动情况下，充分考虑风电机组的无功功率可行运行范围，发挥双馈风电机组无功支撑能力，对维持风电并网点电压稳定具有重要的意义。
风电场实际运行过程中，电容器及电抗器组、有载调压变压器、静止无功补偿器等无功补偿装置难以满足大型风电场极端风速条件下的无功需求。因此，充分挖掘双馈风电机组的无功潜力，在风速波动情况下，补偿风电场并网点的无功缺额，能够有效平抑风电场并网点电压波动，提升末端电网的电压稳定性。目前，双馈风电机组的电压控制方案及无功功率控制方案多依据并网点电压偏差生成控制参考值，进而调节风电机组输出功率，实现并网点的电压控制。然而，此类控制方式未充分考虑风电机组输出有功功率对风电场无功输出极限的影响，单纯依靠电压控制或无功功率控制解决因风速变化引发的风电场电压稳定问题，可能引发风电机组输出功率越限、风电场因无功功率储备不足难以支撑电网电压等问题。可见，风速波动情况下，适时适度的调整风电机组输出的有功功率，可有效提高风电场的无功输出能力，维持并网点的电压稳定。然而，该方法降低了风电场输出的有功功率，造成了一次能源的浪费，降低了风能的利用率。
因此，现阶段需设计一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略，来解决以上问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够同时考虑双馈风电机组的无功输出极限与***的无功补偿需求，基于ω-β联合控制和联合β控制，实现双馈风电机组对并网***的电压支撑，同时利用混合储能***，补偿机组输出有功功率缺额，并基于联合储能能量管理策略，实现双馈风机内部各元件间的能量流管理，保障一次能源利用率。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略，包括以下步骤：
S1、利用实时风速、双馈风电机组固有参数及并网***运行参数，分别绘制基于双馈风电机组无功功率输出极限的QDFIG功率特性曲线和基于并网***无功补偿需求的QSYS功率特性曲线，将双馈风电场内各风电机组的QDFIG功率特性曲线叠加，绘制风电场QFARM功率特性曲线，设置QFARM功率特性曲线与QSYS功率特性曲线的交点为双馈风电机组电压联合控制临界运行点x；
S2、计算临界运行点x对应的机组转速ωx，采用电压联合控制状态判定策略，确定状态判定值Sign，若Sign＝1，则执行步骤S3，若Sign＝-1，则执行步骤S4；
S3、双馈风电机组启动ω-β联合控制，利用双馈风电机组实时运行转速ω，生成动作指令值xact1，利用ω-β联合控制逻辑模块修正控制参数，同时由锂电池、超级电容和DC/DC双向变换器组成的混合储能***依据联合储能能量管理策略补偿机组有功功率；
S4、双馈风电机组启动联合β控制，利用双馈风电机组实时运行转速ω，生成动作指令值xact2，利用联合β控制逻辑模块修正控制参数，同时由锂电池、超级电容和DC/DC双向变换器组成的混合储能***依据联合储能能量管理策略补偿机组有功功率。
进一步的，步骤S2中电压联合控制状态判定策略由机组转速ωx决定，表示为：
Figure BDA0003704043990000021
式中，ωin为双馈风电机组切出转速；ωcr为双馈风电机组最大风能捕获区与恒转速区的临界转速。
进一步的，步骤S3中ω-β联合控制的具体功能由ω-β联合控制逻辑模块和PI环节串接实现，表述为依据动作指令值xact1，确定逻辑模块的输入端及输出端变量，联合修正双馈发电机组的有功功率控制参数和桨距角控制参数，实现降低机组有功出力，其中动作指令值xact1由实时运行转速ω决定，表示为：
Figure BDA0003704043990000031
式中，ωmax为双馈风电机组最大运行转速，ω-β联合控制逻辑模块含输入端In1、输入端In2、输出端Out1、输出端Out2及输出端Out3，其控制逻辑表示为：
Figure BDA0003704043990000032
式中，ΔQ为双馈风电机组无功功率输出差额，表示为QSYS和QFARM之差与机组无功功率极限和风电场无功功率极限之比的乘积；PgN为双馈风机输出有功功率的额定值；Pgy为当双馈风机转子转速上升到ωcr，且输出功率仅使QFARM等于QSYS时，双馈风机输出的有功功率；ωopt为双馈风机工作于最大风能捕获状态时的转子转速。
进一步的，步骤S4中联合β控制的具体功能由联合β控制逻辑模块和PI环节串接实现，表述为依据动作指令值xact2，确定逻辑模块的输入端及输出端变量，修正双馈发电机组的桨距角控制参数，实现调整机组有功出力，其中动作指令值xact2由实时运行转速ω决定，表示为：
Figure BDA0003704043990000033
联合β控制逻辑模块含输入端In1、输出端Out1及输出端Out2，其控制逻辑表示为：
Figure BDA0003704043990000034
式中，Pgx为双馈风机临界运行点x对应的有功功率输出值。
进一步的，步骤S3和步骤S4中联合储能能量管理策略表述为利用双馈风机实时输出功率，计算混合储能***的有功功率指令值PHESS，并依据联合储能充放电策略自动调整储能元件的工作状态，实现补偿双馈风机有功功率输出，其中PHESS表示为：
Figure BDA0003704043990000041
式中，Kopt为风机相关系数；Pg为双馈风机实时有功功率输出值，联合储能充放电策略表述为以混合储能***内各储能元件的荷电状态为判断依据，限制锂电池及超级电容的充放电状态。
一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制方法，采用如上述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略进行双馈风机联合控制。
一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制装置，采用如上述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略进行双馈风机联合控制。
一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被运行时执行如上述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制方法。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本方案其中一个有益效果在于，(1)本发明充分考虑了风电场与并网***的无功交互作用，并以此为基础设定双馈风电机组电压联合控制策略启动判据，保证了所发明控制策略的合理性及有效性。
(2)本发明基于ω-β联合控制及联合β控制建立了双馈风电机组电压联合控制策略，能够有效抑制风速变化下风电场并网***的电压波动，实现双馈风电场对电网电压的支撑。
(3)本发明采用联合储能能量管理策略对混合储能***内各元件能量流进行有效管理，保证了风力资源的有效利用，增强了双馈风电机组电压联合控制策略的工程实用性。
附图说明
图1为本发明实施例的仿真***示意图。
图2为本发明实施例的工况1风速示意图。
图3为本发明实施例的工况1下QFARM功率特性曲线与QSYS功率特性曲线。
图4为本发明实施例的工况1下风电场并网点电压幅值波形。
图5为本发明实施例的工况1下双馈风机有功功率输出波形。
图6为本发明实施例的工况2风速示意图。
图7为本发明实施例的工况2下QFARM功率特性曲线与QSYS功率特性曲线。
图8为本发明实施例的工况2下风电场并网点电压幅值波形。
图9为本发明实施例的工况2下双馈风机有功功率输出波形。
图10为本发明实施例的总体步骤流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-附图10，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
风电变流器的无功输出能力根本上是受变流器输出总电流，即视在功率的限制，当风机处于小功率有功送出工况时，其可输出的无功范围实际上大于额定有功时的无功输出范围。考虑到风机并网后大多数时间不会处于满功率发电状态，上述AVC子站的控制方式实际上浪费了风机变流器剩余的无功容量，大大限制了风机参与***无功电压调节的能力。
实施例：
本实施例以图1所示模型为例对本发明进行验证，该模型包含风电并网***和一个双馈风电场。其中风电场由6台具有相同的参数和控制策略的双馈风机(1.5MW)组成，总容量为9MW，通过一台25kV/220kV变压器和一条50km输电线路与电网相连。双馈风机额定风速为14m/s时，vcr为12m/s。设定同步转速为参考值，则临界转速ωcr为1.2p.u。风电场并网点电压可接受范围为0.97p.u-1.03p.u。
具体实施方式如下：
步骤1：利用实时风速、双馈风电机组固有参数及并网***运行参数，分别绘制基于双馈风电机组无功功率输出极限的QDFIG功率特性曲线和基于并网***无功补偿需求的QSYS功率特性曲线，将双馈风电场内各风电机组的QDFIG功率特性曲线叠加，绘制风电场QFARM功率特性曲线，设置QFARM功率特性曲线与QSYS功率特性曲线的交点为双馈风电机组电压联合控制临界运行点x。
步骤2：计算临界运行点x对应的机组转速ωx，采用电压联合控制状态判定策略，确定状态判定值Sign，若Sign＝1，则执行步骤3，若Sign＝-1，则执行步骤4。
电压联合控制状态判定策略由机组转速ωx决定，表示为：
Figure BDA0003704043990000061
式中，ωin为双馈风电机组切出转速；ωcr为双馈风电机组最大风能捕获区与恒转速区的临界转速。
步骤3：双馈风电机组启动ω-β联合控制，利用双馈风电机组实时运行转速ω，生成动作指令值xact1，利用ω-β联合控制逻辑模块修正控制参数，同时由锂电池、超级电容和DC/DC双向变换器组成的混合储能***依据联合储能能量管理策略补偿机组有功功率。
ω-β联合控制的具体功能由ω-β联合控制逻辑模块和PI环节串接实现，表述为依据动作指令值xact1，确定逻辑模块的输入端及输出端变量，联合修正双馈发电机组的有功功率控制参数和桨距角控制参数，实现降低机组有功出力，提高机组无功出力的目的，其中动作指令值xact1由实时运行转速ω决定，表示为：
Figure BDA0003704043990000062
式中，ωmax为双馈风电机组最大运行转速。ω-β联合控制逻辑模块含输入端In1、输入端In2、输出端Out1、输出端Out2及输出端Out3，其控制逻辑表示为：
Figure BDA0003704043990000063
式中，ΔQ为双馈风电机组无功功率输出差额，表示为QSYS和QFARM之差与机组无功功率极限和风电场无功功率极限之比的乘积；PgN为双馈风机输出有功功率的额定值；Pgy为当双馈风机转子转速上升到ωcr，且输出功率仅使QFARM等于QSYS时，双馈风机输出的有功功率；ωopt为双馈风机工作于最大风能捕获状态时的转子转速。
联合储能能量管理策略表述为利用双馈风机实时输出功率，计算混合储能***的有功功率指令值PHESS，并依据联合储能充放电策略自动调整储能元件的工作状态，实现补偿双馈风机有功功率输出，提高风力资源利用率的目的。其中PHESS可表示为：
Figure BDA0003704043990000071
式中，Kopt为风机相关系数；Pg为双馈风机实时有功功率输出值。联合储能充放电策略可表述为以混合储能***内各储能元件的荷电状态为判断依据，限制锂电池及超级电容的充放电状态，避免过充及过放。
步骤4：双馈风电机组启动联合β控制，利用双馈风电机组实时运行转速ω，生成动作指令值xact2，利用联合β控制逻辑模块修正控制参数，同时由锂电池、超级电容和DC/DC双向变换器组成的混合储能***依据联合储能能量管理策略补偿机组有功功率。
联合β控制的具体功能由联合β控制逻辑模块和PI环节串接实现，表述为据动作指令值xact2，确定逻辑模块的输入端及输出端变量，修正双馈发电机组的桨距角控制参数，实现调整机组有功出力，提高机组无功出力的目的，其中动作指令值xact2由实时运行转速ω决定，表示为：
Figure BDA0003704043990000072
联合β控制逻辑模块含输入端In1、输出端Out1及输出端Out2，其控制逻辑表示为：
Figure BDA0003704043990000073
式中，Pgx为双馈风机临界运行点x对应的有功功率输出值。联合储能能量管理策略同上。
为验证本发明性能，依据临界运行点位置，考虑双馈风电场的两种运行工况，即ωin≤ωx<ωcr及ωcr≤ωx<ωN。将风电场采用本发明所得运行波形与风电场采用定电压控制策略所得运行波形进行比较。由于风电场内6台DFIG运行工况相同，可用1台DFIG机组对其进行等效。
工况1：ωin≤ωx<ωcr
设定工况1下的负荷吸收功率为10MW+j9Mvar，风速在6s内由8m/s增加到12m/s，风速采用基本风、阵风、梯度风和随机风建模，如图2所示。风电场采用定电压控制时绘制的QFARM功率特性曲线与QSYS功率特性曲线如图3(a)所示。在25.753s时，双馈风电机组采用电压联合控制，此时绘制的QFARM功率特性曲线与QSYS功率特性曲线如图3(b)所示。与定电压控制策略相比，双馈风电机组执行电压联合控制策略，能够有效提高风电场注入***的无功功率，使并网点电压幅值控制在0.991p.u，保证了***的电压稳定性。工况1下风电场并网点电压幅值波形如图4所示。基于联合储能能量管理策略的混合储能***保证了双馈风机对风力资源的利用率。工况1下双馈风机有功功率输出波形如图5所示。
工况2：ωcr≤ωx<ωN
设定工况2下的负荷吸收无功功率为11.25Mvar，风速在6s内由10m/s增加到14m/s，如图6所示。风电场采用定电压控制时绘制的QFARM功率特性曲线与QSYS功率特性曲线如图7(a)所示。在18.628s时，双馈风电机组采用电压联合控制，此时绘制的QFARM功率特性曲线与QSYS功率特性曲线如图7(b)所示。与定电压控制策略相比，双馈风电机组执行电压联合控制策略，能够有效提高风电场注入***的无功功率，使并网点电压幅值控制在0.97p.u，保证了***的电压稳定性。工况2下风电场并网点电压幅值波形如图8所示。基于联合储能能量管理策略的混合储能***保证了双馈风机对风力资源的利用率。工况2下双馈风机有功功率输出波形如图9所示。
实施例表明，本发明所提考虑混合储能的双馈风电机组电压联合控制策略不仅能够有效抑制风速变化情况下，风电场并网点的电压波动，还可充分利用风力资源，避免了一次能源的浪费。本发明可作为应急辅助控制，为大规模可再生能源的开发建设提供有效保障。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用实时风速、双馈风电机组固有参数及并网***运行参数，分别绘制基于双馈风电机组无功功率输出极限的QDFIG功率特性曲线和基于并网***无功补偿需求的QSYS功率特性曲线，将双馈风电场内各风电机组的QDFIG功率特性曲线叠加，绘制风电场QFARM功率特性曲线，设置QFARM功率特性曲线与QSYS功率特性曲线的交点为双馈风电机组电压联合控制临界运行点x；
S2、计算临界运行点x对应的机组转速ωx，采用电压联合控制状态判定策略，确定状态判定值Sign，若Sign＝1，则执行步骤S3，若Sign＝-1，则执行步骤S4；
S3、双馈风电机组启动ω-β联合控制，利用双馈风电机组实时运行转速ω，生成动作指令值xact1，利用ω-β联合控制逻辑模块修正控制参数，同时由锂电池、超级电容和DC/DC双向变换器组成的混合储能***依据联合储能能量管理策略补偿机组有功功率；
S4、双馈风电机组启动联合β控制，利用双馈风电机组实时运行转速ω，生成动作指令值xact2，利用联合β控制逻辑模块修正控制参数，同时由锂电池、超级电容和DC/DC双向变换器组成的混合储能***依据联合储能能量管理策略补偿机组有功功率。
2.如权利要求1所述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略，其特征在于，步骤S2中电压联合控制状态判定策略由机组转速ωx决定，表示为：
Figure FDA0003704043980000011
式中，ωin为双馈风电机组切出转速；ωcr为双馈风电机组最大风能捕获区与恒转速区的临界转速。
3.如权利要求2所述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略，其特征在于，步骤S3中ω-β联合控制的具体功能由ω-β联合控制逻辑模块和PI环节串接实现，表述为依据动作指令值xact1，确定逻辑模块的输入端及输出端变量，联合修正双馈发电机组的有功功率控制参数和桨距角控制参数，实现降低机组有功出力，其中动作指令值xact1由实时运行转速ω决定，表示为：
Figure FDA0003704043980000021
式中，ωmax为双馈风电机组最大运行转速，ω-β联合控制逻辑模块含输入端In1、输入端In2、输出端Out1、输出端Out2及输出端Out3，其控制逻辑表示为：
Figure FDA0003704043980000022
式中，ΔQ为双馈风电机组无功功率输出差额，表示为QSYS和QFARM之差与机组无功功率极限和风电场无功功率极限之比的乘积；PgN为双馈风机输出有功功率的额定值；Pgy为当双馈风机转子转速上升到ωcr，且输出功率仅使QFARM等于QSYS时，双馈风机输出的有功功率；ωopt为双馈风机工作于最大风能捕获状态时的转子转速。
4.如权利要求3所述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略，其特征在于，步骤S4中联合β控制的具体功能由联合β控制逻辑模块和PI环节串接实现，表述为依据动作指令值xact2，确定逻辑模块的输入端及输出端变量，修正双馈发电机组的桨距角控制参数，实现调整机组有功出力，其中动作指令值xact2由实时运行转速ω决定，表示为：
Figure FDA0003704043980000023
联合β控制逻辑模块含输入端In1、输出端Out1及输出端Out2，其控制逻辑表示为：
Figure FDA0003704043980000024
式中，Pgx为双馈风机临界运行点x对应的有功功率输出值。
5.如权利要求4所述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略，其特征在于，步骤S3和步骤S4中联合储能能量管理策略表述为利用双馈风机实时输出功率，计算混合储能***的有功功率指令值PHESS，并依据联合储能充放电策略自动调整储能元件的工作状态，实现补偿双馈风机有功功率输出，其中PHESS表示为：
Figure FDA0003704043980000031
式中，Kopt为风机相关系数；Pg为双馈风机实时有功功率输出值，联合储能充放电策略表述为以混合储能***内各储能元件的荷电状态为判断依据，限制锂电池及超级电容的充放电状态。
6.一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略进行双馈风机联合控制。
7.一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制装置，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制策略进行双馈风机联合控制。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被运行时执行如权利要求6所述的一种用于增强***电压稳定的双馈风机联合控制方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116526588A (zh) * 2023-07-05 2023-08-01 湖南大学 适用于宽风域的风电场增强型分散式电压控制方法及***

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112736991A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 四川大学 一种双馈风电场新型主动电压控制策略

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112736991A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 四川大学 一种双馈风电场新型主动电压控制策略

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SONG, YY等: "An Active Voltage Coordinate Control Strategy of DFIG-Based Wind Farm with Hybrid Energy Storage System", 《ELECTRONICS》, 8 December 2021 (2021-12-08), pages 1 - 21 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116526588A (zh) * 2023-07-05 2023-08-01 湖南大学 适用于宽风域的风电场增强型分散式电压控制方法及***
CN116526588B (zh) * 2023-07-05 2023-09-08 湖南大学 适用于宽风域的风电场增强型分散式电压控制方法及***

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