风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114421490A(43)申请公布日2022.04.29(21)申请号202111532571.6H02J3/38(2006.01)(22)申请日2021.12.15(71)申请人国网浙江省电力有限公司电力科学研究院地址310014浙江省杭州市拱墅区朝晖八区华电弄1号申请人河海大学(72)发明人彭琰金宇清马骏超黄小俊王晨旭孙黎霞罗华峰鞠平沈杨臻(74)专利代理机构南京行高知识产权代理有限公司32404代理人王培松王菊花(51)Int.Cl.H02J3/24(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法(57)摘要本发明公开了一种风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，包括：首先建立风电机组的系统模型；然后在完整保留机械动态相关部分的基础上对风电机组的系统模型进行简化，得到一个以风速和电力系统频率为输入量，以风电机组有功功率为输出量的模型；接着求取风电机组机械简化模型的关键参数；随后建立除风电以外的电力系统的通用频率响应模型；最后，通过连接风电机组的简化模型和电力系统的通用频率响应模型，得到风电参与电网频率支撑的快速仿真模型。通过本发明的方法可显著提高MATLAB软件下进行风电参与电网频率分析的效率，并可以准确模拟风电频率支撑对大规模电力系统的影响，对于促进风电参与电网频率支撑技术的进步具有重要促进作用。CN114421490ACN114421490A权利要求书1/2页1.一种风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立风电机组的系统模型，系统模型具体包括风力机模型、两质块轴系模型、双馈感应发电机模型、变桨及转速控制器模型、变流器模型、机侧变流控制器模型和网侧变流控制器模型七个部分，其中变桨及转速控制器模型包含频率支撑控制模块；步骤2、在完整保留机械动态相关部分的条件下，对风电机组的系统模型进行简化，获得风电机组机械简化模型；步骤3、获取风电机组机械简化模型的关键参数；步骤4、建立去除风电的电力系统的通用频率响应模型，所述通用频率响应模型是一个传递函数，记为GSFR(s)，表示电力系统功率缺额与系统频率变化之间的关系，通过功率扰动和系统频率变化过程来辨识；步骤5、连接风电机组机械简化模型和电力系统的通用频率响应模型，得到风电参与电网频率支撑的快速仿真模型。2.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2中，对风电机组的系统模型进行简化，包括：将两质块轴系模型简化为单质块轴系模型；保留双馈感应发电机模型中的转子运动方程而忽略所有电气方程；使用一个有功功率计算系数KAP替代变流器、机侧变流控制器模型和网侧变流控制器模型的作用；并且风力机模型、变桨及转速控制器模型保持原模型，不进行简化。3.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2中，最终得到的风电机组简化模型为：以风速和电力系统频率为输入量，以风电机组有功功率为输出量。4.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：在所述步骤3中，获取风电机组机械简化模型的关键参数，包括：求取替代变流器、机侧变流控制器模型和网侧变流控制器模型作用的有功功率计算系数KAP，是根据风电机组机械简化模型的有功功率数值与系统模型的有功功率数值一致来辨识的。5.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：在所述步骤4中，建立的电力系统通用频率响应模型，不包括风电本身的频率支撑控制，是在屏蔽或退出电力系统中所有风电的频率支撑控制之后，通过系统的功率缺额和频率变化之间的关系辨识得到的。6.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征在于：在所述步骤5中，连接单台风电机组简化模型与电力系统通用频率响应模型的具体方法为：设置电力系统通用频率响应模型GSFR(s)的输出为频率变化量Δf，Δf和电力系统的稳态频率f0相加得到系统频率f，f被输入到风电机组的简化模型中；以风电机组机械简化模型输出的有功功率Pe减去其稳态值P0，得到风电机组有功功率支撑量ΔPDFIG；ΔPDFIG与电力系统功率缺额ΔPd之和作为GSFR(s)的输入量。7.根据权利要求1所述的风电参与电网频率支撑的快速仿真模型的构建方法，其特征2CN114421490A权利要求书2/2页在于：在所述步骤5中，连接含N台风电机组的风电场与电力系统通用频率响应模型的具体方法为：忽略电场内部的集电网络，然后将根据GSFR(s)输出量Δf计算出的系统频率f作为N个风电机组简化模型的共同输入量；N个