本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種風(fēng)電參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的控制方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

截止到2015年底，全球風(fēng)電新增裝機(jī)容量已達(dá)63.013GW，世界風(fēng)電總裝機(jī)容量已經(jīng)突破430GW，電網(wǎng)中風(fēng)電滲透率不斷提高，給電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)帶來了新的問題。利用變頻器控制的風(fēng)電機(jī)組，若不附加控制將不能參與系統(tǒng)頻率調(diào)整；風(fēng)電機(jī)組通常在最大功率點(diǎn)(Maximum Power Point,MPP)運(yùn)行，無法提供有功備用，不具備像同步機(jī)一樣的調(diào)頻能力，不能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

目前，關(guān)于風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻的控制策略學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究。主要的控制策略有轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制和功率備用控制。轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制通過控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，釋放旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子中的動(dòng)能來支持系統(tǒng)頻率。其具體的實(shí)現(xiàn)方法有虛擬慣性控制、下垂控制和綜合慣性控制。功率備用控制通過槳距角控制或者超速控制使風(fēng)電機(jī)組減載運(yùn)行，留出備用用于參與系統(tǒng)頻率調(diào)整。轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制響應(yīng)速度快，但只能在動(dòng)態(tài)過程中提供頻率支撐，持續(xù)時(shí)間短，對(duì)大的負(fù)荷擾動(dòng)無法提供足夠的支撐，同時(shí)轉(zhuǎn)速在恢復(fù)過程中容易造成頻率的二次降低；槳距角控制能夠提供一次頻率備用，但需要頻繁的改變槳距角，會(huì)加劇機(jī)械部分的磨損，減小風(fēng)機(jī)的使用壽命；對(duì)于超速控制，風(fēng)速很高的情況下無法實(shí)現(xiàn)超速控制，同時(shí)降額運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)性相矛盾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題或者至少部分地解決上述問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)電參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的控制方法及其系統(tǒng)。

本發(fā)明所提供的一種風(fēng)電參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的控制方法，所述方法包括利用轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)控所述電力系統(tǒng)的頻率。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制與蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)并聯(lián)于所述電力系統(tǒng)的同一母線處，共同來調(diào)控所述電力系統(tǒng)的頻率。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制采用下垂控制和虛擬慣性控制調(diào)控所述電力系統(tǒng)的頻率。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制采用下垂控制和虛擬慣性控制調(diào)控所述電力系統(tǒng)的頻率的具體步驟為：

基于系統(tǒng)頻率偏差，利用所述下垂控制得到ΔP₁；

基于系統(tǒng)頻率變化率，利用所述虛擬慣性控制得到ΔP₂；

以獲得所述風(fēng)電系統(tǒng)的額外的有功參考信號(hào)ΔP，且ΔP＝ΔP₁+ΔP₂。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制調(diào)控頻率在0～ΔP_max范圍內(nèi)波動(dòng)的所述電力系統(tǒng)，所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)控頻率在0～ΔP_max范圍外波動(dòng)的所述電力系統(tǒng)，其中，ΔP_max為ΔP的最大值。

優(yōu)選地，所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通過線路并入所述電力系統(tǒng)中；所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)包括：多個(gè)蓄電池經(jīng)過并聯(lián)和/或串聯(lián)形成的蓄電池組、變流器和變壓器。

優(yōu)選地，所述蓄電池采用內(nèi)阻等值模型，所述模型包括一個(gè)理想的電壓源E₀和一個(gè)等效內(nèi)阻r，兩者的關(guān)系滿足下式：

其中，V₀為蓄電池的端電壓，I為流過所述蓄電池的電流值。

優(yōu)選地，所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括PQ控制模塊，利用所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)控系統(tǒng)頻率的具體步驟為：

基于并網(wǎng)處的電壓、頻率、有功功率和無功功率，利用PQ控制模塊控制所述變流器，調(diào)節(jié)所述電力系統(tǒng)的頻率。

優(yōu)選地，利用所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)控所述電力系統(tǒng)的頻率的具體步驟還包括：

基于并網(wǎng)處的頻率，使用下垂控制策略調(diào)整所述頻率。

優(yōu)選地，所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括PI調(diào)節(jié)器，利用所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)控系統(tǒng)頻率的具體步驟為：

將風(fēng)電場出口處母線輸出的有功功率與參考有功功率的差值經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生d軸參考電流信號(hào)；

將風(fēng)電場出口處母線輸出的電壓與參考電壓的差值經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生q軸參考電流信號(hào)；

基于所述d軸參考電流信號(hào)和所述q軸參考電流信號(hào)，控制所述變流器輸出的交流電壓幅值和相位，控制所述蓄電儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出的有功功率，從而調(diào)控所述電力系統(tǒng)的輸出頻率。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種風(fēng)電參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制模塊和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括風(fēng)電機(jī)組，其中，所述轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制模塊設(shè)于所述風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部；所述風(fēng)電機(jī)組與所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)各自經(jīng)過變壓器并聯(lián)于同一母線處。

優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括變頻器控制系統(tǒng)，所述變頻器控制系統(tǒng)用于輸出經(jīng)所述轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制模塊控制后的出入有功信號(hào)。

優(yōu)選地，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通過線路并入所述電力系統(tǒng)中；所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)包括：多個(gè)蓄電池經(jīng)過并聯(lián)和/或串聯(lián)形成的蓄電池組、變流器和變壓器。

本申請(qǐng)?zhí)岢龅娘L(fēng)電參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的控制方法及系統(tǒng)，基于轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)共同作用，能夠利用蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)快速吐納能量的能力，抑制頻率波動(dòng)，減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)頻率偏差，提高動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)能力。蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)彌補(bǔ)了轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制的不足；同時(shí)轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制能夠充分發(fā)揮了風(fēng)機(jī)本身的調(diào)頻能力，充分利用了風(fēng)能，減小了儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置容量，提高了風(fēng)場運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。即使系統(tǒng)風(fēng)電滲透率較高，較大的負(fù)荷擾動(dòng)的情況下，該控制方法也能夠發(fā)揮較好的作用效果，能夠維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。本發(fā)明的方法及系統(tǒng)增強(qiáng)了電力系統(tǒng)的慣性，減緩了系統(tǒng)負(fù)荷擾動(dòng)引起的頻率波動(dòng)過程。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制原理圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的模型圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制框架結(jié)構(gòu)圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的頻率控制框圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制框圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1仿真系統(tǒng)模型圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明所提供了一種風(fēng)電參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的控制方法，該方法包括利用轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)控電力系統(tǒng)頻率。

本發(fā)明創(chuàng)新地將轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合來調(diào)控有風(fēng)電參與調(diào)頻的電力系統(tǒng)的頻率，其中，使用轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制可以充分利用風(fēng)場自身的調(diào)節(jié)作用，也保證了風(fēng)場的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)速度快、規(guī)模靈活、能量密度大、易維護(hù)、壽命長，正好可以彌補(bǔ)轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制策略的不足，可以極大地改善系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性。

在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制模塊與蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)并聯(lián)于同一母線處，共同來調(diào)控電力系統(tǒng)頻率。

在風(fēng)電參與的電力系統(tǒng)中，通常含有風(fēng)電機(jī)組，將轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制模塊設(shè)于風(fēng)電機(jī)組中，風(fēng)電機(jī)組與蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)各自經(jīng)過變壓器并聯(lián)于同一母線處，來實(shí)現(xiàn)共同調(diào)控電力系統(tǒng)頻率。

在本發(fā)明中，風(fēng)電機(jī)組優(yōu)選為雙饋風(fēng)電機(jī)組。

其中，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制通過控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，釋放旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子中的動(dòng)能來支持系統(tǒng)頻率，其具體的實(shí)現(xiàn)方法有虛擬慣性控制、下垂控制和綜合慣性控制。在本發(fā)明中，較優(yōu)選地選用綜合慣性控制(包括下垂控制和虛擬慣性控制)來支持系統(tǒng)頻率，即調(diào)控系統(tǒng)頻率。

在該電力系統(tǒng)中還包括變頻器控制系統(tǒng)，用于輸出經(jīng)轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制后的出入有功信號(hào)。

當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)有外部干擾時(shí)，即在系統(tǒng)頻率降低的時(shí)候，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制強(qiáng)行使風(fēng)電參與的系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速減小，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，用于支持系統(tǒng)頻率；在系統(tǒng)頻率升高的時(shí)候，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增大，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子吸收能量，抑制系統(tǒng)頻率的上升。

為了充分發(fā)揮虛擬慣性控制和下垂控制的優(yōu)勢，在一個(gè)具體實(shí)施例中，優(yōu)選將系統(tǒng)頻率偏差和頻率變化率引入電力系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組有功功率控制環(huán)，如圖1所示，即，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制采用下垂控制和虛擬慣性控制調(diào)控系統(tǒng)頻率的具體步驟為：基于系統(tǒng)頻率偏差，利用所述下垂控制得到ΔP₁；基于系統(tǒng)頻率變化率，利用所述虛擬慣性控制得到ΔP₂；以獲得所述風(fēng)電系統(tǒng)的額外的有功參考信號(hào)ΔP，且ΔP＝ΔP₁+ΔP₂。即，

其中，K₁、K₂分別為虛擬慣性控制系數(shù)和下垂控制系數(shù)，為頻率變化率，Δf為頻率偏差。

如圖1所示，f為系統(tǒng)頻率，f_r為參考頻率。其中參考頻率是指在系統(tǒng)未受干擾穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的頻率，通常為電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的額定頻率。系統(tǒng)頻率偏差經(jīng)過下垂控制環(huán)節(jié)形成ΔP₁，系統(tǒng)頻率變化率經(jīng)過虛擬慣性控制環(huán)節(jié)形成ΔP₂，二者之和ΔP為額外的有功參考信號(hào)。根據(jù)最大風(fēng)力跟蹤曲線，得到在該轉(zhuǎn)速下的最大有功功率參考值P_MPPT，P_MPPT與額外的有功參考信號(hào)ΔP共同構(gòu)成變頻器控制系統(tǒng)功率參考值P_ref，見圖1。其中，圖1中的變頻器控制系統(tǒng)指整個(gè)電力系統(tǒng)的變頻器。當(dāng)在控制整個(gè)電力系統(tǒng)頻率變化時(shí)，在電力系統(tǒng)中裝有變頻器，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制設(shè)在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組與蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)各自經(jīng)過變壓器并聯(lián)于同一母線處，變頻器設(shè)在母線處，用于輸出轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制的出入有功信號(hào)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制調(diào)控頻率在0～ΔP_max范圍內(nèi)波動(dòng)的電力系統(tǒng)，所述蓄電池調(diào)控頻率在0～ΔP_max范圍外波動(dòng)的電力系統(tǒng)。即對(duì)負(fù)荷在0～ΔP_max范圍內(nèi)，使用轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制提供頻率支撐，從而調(diào)控電力系統(tǒng)頻率。對(duì)負(fù)荷在超過上述范圍時(shí)，使用蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)提供頻率支撐，調(diào)控系統(tǒng)頻率。其中，ΔP_max為ΔP的最大值。

本發(fā)明的轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制與蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)并聯(lián)于同一母線處。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制立刻作用，當(dāng)轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制不足以支撐時(shí)，即在0～|ΔP_max|范圍外時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生作用。

上述控制可以通過蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的死區(qū)設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)頻率變化位于死區(qū)之內(nèi)時(shí)，只有轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制作用；當(dāng)越過死區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)子動(dòng)能無法滿足系統(tǒng)調(diào)頻需求，此時(shí)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生作用。

在本發(fā)明中，蓄電池蓄能系統(tǒng)可以包括多個(gè)蓄電池經(jīng)過并聯(lián)和/或串聯(lián)形成的蓄電池組、變流器和變壓器。其中，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通過線路并入電力系統(tǒng)中。本發(fā)明的多個(gè)指2個(gè)或2個(gè)以上。

其中，每個(gè)蓄電池可以采用內(nèi)阻等值模型，所述模型包括一個(gè)理想的電壓源E₀和一個(gè)等效內(nèi)阻r，兩者的關(guān)系滿足下式：

在上述公式中，V₀為蓄電池的端電壓，I為流過所述蓄電池的電流值。

將上述簡化的蓄電池經(jīng)過并、串聯(lián)后形成蓄電池組，再依次經(jīng)過變流器、變壓器和線路并入電力系統(tǒng)中，構(gòu)成蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，如圖2所示。

在本發(fā)明中，為了更加充分發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組的作用，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以包括PQ控制模塊，本發(fā)明可以基于并網(wǎng)處的電壓、頻率、有功功率和無功功率，利用PQ控制模塊控制蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中的變流器，從而調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的頻率。

如圖3所示，經(jīng)測量裝置測得蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)處的電壓、頻率、有功功率和無功功率，均經(jīng)過PQ控制模塊對(duì)蓄電流儲(chǔ)能系統(tǒng)的變流器進(jìn)行控制，從而參與系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)。

為了能更快地的做出響應(yīng)的調(diào)整，針對(duì)測量得到的并網(wǎng)處的頻率，還可以使用下垂控制策略，該策略模擬同步發(fā)電機(jī)的一次調(diào)頻的功-頻靜態(tài)特性曲線，將系統(tǒng)實(shí)際頻率f與參考頻率f₀(參考頻率為電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的頻率值)的偏差df經(jīng)過死區(qū)形成蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功參考信號(hào)f_dead，再乘以功-頻系數(shù)得到蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功參考值P_ref，即使蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠根據(jù)系統(tǒng)的頻率變化，做出相應(yīng)的調(diào)整，支撐系統(tǒng)頻率，如圖4所示。

當(dāng)電力系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功參考值發(fā)生相應(yīng)的變化，經(jīng)過變流器控制后，儲(chǔ)能系統(tǒng)相應(yīng)的輸出或者吸收有功，對(duì)系統(tǒng)頻率進(jìn)行頻率支撐。

在實(shí)施例中，變流器以蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)出口處母線輸出的有功功率和電壓作為控制信號(hào)，將其與參考值進(jìn)行比較后形成控制風(fēng)電場有功功率解耦控制、無功功率解耦控制的控制信號(hào)，如圖5所示。其中P_in、V_in分別為風(fēng)電場出口處(即蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)出口處)母線輸出的有功功率和電壓，P_ref、V_ref為有功功率參考信號(hào)和電壓參考信號(hào)，即在負(fù)荷擾動(dòng)發(fā)生前的并網(wǎng)母線處的功率值和電壓值。P_in與參考有功功率P_ref的差值dp經(jīng)過一個(gè)慣性環(huán)節(jié)再經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生d軸參考電流信號(hào)I_{d_ref}；實(shí)際電壓V_in與參考電壓V_ref的電壓偏差dv一邊經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)和死區(qū)，一邊經(jīng)過積分環(huán)節(jié)共同作用產(chǎn)生q軸參考電流信號(hào)I_{q_ref}進(jìn)而對(duì)變流器輸出的交流電壓幅值和相位進(jìn)行控制，從而控制儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出的有功功率。

基于本發(fā)明的方法，在實(shí)施例中還提供了一種風(fēng)電參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制模塊和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

其中，該系統(tǒng)包括風(fēng)電機(jī)組，所述轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制模塊設(shè)于風(fēng)機(jī)內(nèi)部；風(fēng)電機(jī)組與蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)各自經(jīng)過變壓器并聯(lián)于同一母線處。

其中，所述控制系統(tǒng)還包括變頻器控制系統(tǒng)，所述變頻器控制系統(tǒng)用于輸出經(jīng)所述轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制模塊控制后的出入有功信號(hào)。

其中，所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括死區(qū)的設(shè)置，當(dāng)系統(tǒng)頻率的變化值位于死區(qū)之內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制調(diào)控電力系統(tǒng)頻率；當(dāng)系統(tǒng)頻率的變化值越過死區(qū)時(shí)，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)控電力系統(tǒng)頻率。

其中，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)包括多個(gè)蓄電池經(jīng)過并聯(lián)和/或串聯(lián)形成的蓄電池組、變流器和變壓器；蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通過線路并入電力系統(tǒng)中。

其中，可以將蓄電池組、變流器和變壓器依次并入電力系統(tǒng)中構(gòu)成本發(fā)明的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

單個(gè)蓄電池優(yōu)選為采用內(nèi)阻等值模型的蓄電池。

在蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中還包括電壓測量模塊、頻率測量模塊、PQ測量模塊、PQ控制模塊。其中，電壓測量模塊用于測量并網(wǎng)處的電壓，頻率測量模塊用于測量并網(wǎng)處的頻率，PQ測量模塊用于測量并網(wǎng)處的有功功率和并網(wǎng)處的無功功率，PQ控制模塊用于根據(jù)電壓、頻率、有功功率和無功功率對(duì)變流器進(jìn)行控制，從而參與系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)。

在蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中還包括頻率控制模塊，用于使用下垂控制策略調(diào)整頻率。

在蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中還包括PI調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)風(fēng)電場出口處母線輸出的有功功率與參考有功功率的差值產(chǎn)生d軸參考電流信號(hào)和根據(jù)風(fēng)電場出口處母線輸出的電壓與參考電壓的差值產(chǎn)生q軸參考電流信號(hào)。

實(shí)施例1

仿真研究采用的是經(jīng)典的4機(jī)2區(qū)域系統(tǒng)，如圖6所示。該系統(tǒng)含有11個(gè)節(jié)點(diǎn)，含有轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制的風(fēng)場和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)分別經(jīng)過變壓器并入B₂號(hào)母線上，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置容量為30MVA，風(fēng)場為200MW(2MW×100)，風(fēng)速恒為8m/s。G₁、G₂、G₃的容量均為800MW且配備了調(diào)速器和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器。系統(tǒng)負(fù)荷L₁，L₂大小分別為1600MW，900MW；L₀為擾動(dòng)負(fù)荷。整個(gè)仿真過程持續(xù)15s，在5s時(shí)刻系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生擾動(dòng)。仿真對(duì)比了無頻率控制、轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)以及二者聯(lián)合控制的頻率響應(yīng)特性。

在5s時(shí)刻系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生5％擾動(dòng)，系統(tǒng)的頻率會(huì)降低，經(jīng)過一段時(shí)間后會(huì)再次穩(wěn)定。以5％的負(fù)荷擾動(dòng)為例，無控制作用下，系統(tǒng)的最大頻率偏差為0.17062Hz，經(jīng)過轉(zhuǎn)子動(dòng)動(dòng)控制之后，最大頻率偏差為0.15900Hz，提高了0.01162Hz；在蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用下，最大頻率偏差為0.12691Hz，提升了0.04371Hz；兩種控制方式的聯(lián)合作用下，最大頻率偏差為0.11778Hz，提高了0.05284Hz。這說明了轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制聯(lián)合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略的有效性，同時(shí)證明聯(lián)合控制能夠進(jìn)一步提升最低點(diǎn)的頻率，減小最大頻率偏差，提高頻率穩(wěn)定性。綜上所述，利用轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合的方式能夠改善在負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)頻率的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。其中兩者結(jié)合的方式作用效果明顯優(yōu)于蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)單獨(dú)作用和轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制單獨(dú)作用。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。