本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種風(fēng)電場參與一次調(diào)頻的實(shí)現(xiàn)方案。

背景技術(shù)：

隨著風(fēng)力發(fā)電的迅速發(fā)展，風(fēng)電在電力系統(tǒng)中所占比重不斷提高，在解決了風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行中自身的低電壓穿越、不對稱故障等問題以后，要求風(fēng)電場參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，挖掘風(fēng)電場有功功率及頻率控制潛力，向電力系統(tǒng)提供輔助服務(wù)等成為世界各國風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題，如：加拿大要求風(fēng)電機(jī)組能夠提供風(fēng)電場裝機(jī)5％的備用容量，持續(xù)10秒；德國要求100MW以上風(fēng)電場應(yīng)具備2％的備用容量參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)；國內(nèi)外的風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)廠商(如Vestas、GE、SIEMENT、金風(fēng)等)也正著力開發(fā)風(fēng)電機(jī)組提供輔助服務(wù)的功能，對風(fēng)電控制提出了更高的要求，以滿足建設(shè)電網(wǎng)友好型風(fēng)電場的需求。

風(fēng)電參與系統(tǒng)頻率控制吸引了國內(nèi)外研究人員、風(fēng)電機(jī)組制造商開展了許多研究，這些研究一方面集中在風(fēng)電機(jī)組層面，希望充分發(fā)揮風(fēng)電單機(jī)的控制性能，目前所提出的基于單機(jī)控制的方案還存在一些局限性。另一方面，基于風(fēng)電場廠站級參與系統(tǒng)一次調(diào)頻、基于調(diào)度端參與一次調(diào)頻、虛擬同步等也是值得進(jìn)一步研究的方案。要發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組的調(diào)頻作用，需要解決兩個(gè)問題：一是提供系統(tǒng)頻率控制的額外功率來源問題，二是如何建立風(fēng)電機(jī)組和系統(tǒng)擾動(dòng)的聯(lián)系，風(fēng)電機(jī)組如何響應(yīng)系統(tǒng)的擾動(dòng)，以優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組對系統(tǒng)擾動(dòng)的控制。

與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)相比，并網(wǎng)風(fēng)電場由于風(fēng)電機(jī)組通過電力電子裝置并網(wǎng)，對電網(wǎng)動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出無慣性或弱慣性，基本不響應(yīng)電網(wǎng)的變化，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生功率不平衡時(shí)，容易引起較大的頻率變化率和頻率偏移量，不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行；其次為了獲得最大的風(fēng)電功率，并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組一般都運(yùn)行在最大功率跟蹤狀態(tài)，因而風(fēng)電場沒有有功功率儲(chǔ)備。

在風(fēng)電場參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的背景下，如何利用風(fēng)機(jī)的慣性改善一次調(diào)頻的控制效果，減小頻率的變化幅度，需要進(jìn)一步研究。

對于風(fēng)電場而言，參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻的方式多種多樣，包括單機(jī)模式、廠站級功率控制、調(diào)度端控制模式等，到底哪一種方式一次調(diào)頻調(diào)節(jié)效果最好，需要充分的研究。

風(fēng)電現(xiàn)場在進(jìn)行一次調(diào)頻試驗(yàn)時(shí)，往往需要調(diào)度統(tǒng)一安排，相關(guān)廠站需要做出配合，試驗(yàn)對于正常的生產(chǎn)運(yùn)行會(huì)造成一定的影響。這樣就對場站級功率控制設(shè)備提出新的要求，具備離線測試功能，對頻率擾動(dòng)信號做出正確響應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有一次調(diào)頻技術(shù)中存在的單機(jī)參與的局限性、如何利用風(fēng)機(jī)的慣性等問題，本發(fā)明公開了一種風(fēng)電場參與一次調(diào)頻控制的實(shí)現(xiàn)方法。

本申請具體采用以下技術(shù)方案：

一種風(fēng)電場參與一次調(diào)頻的控制系統(tǒng)，包括信號采集單元、一次調(diào)頻處理單元、風(fēng)機(jī)慣性計(jì)算單元、風(fēng)機(jī)慣性控制單元、風(fēng)電場廠站級有功功率控制器；其特征在于：

信號采集單元、一次調(diào)頻處理單元、風(fēng)機(jī)慣性計(jì)算單元、風(fēng)機(jī)慣性控制單元、遠(yuǎn)動(dòng)通訊單元、錄波分析單元、頻率擾動(dòng)單元均與風(fēng)電場廠站級有功功率控制器相連；

所述信號采集單元實(shí)時(shí)采集風(fēng)電場匯集站母線功率及頻率信號，并將采集信號上傳至一次調(diào)頻處理單元；

所述一次調(diào)頻處理單元根據(jù)實(shí)時(shí)采集的風(fēng)電場匯集站母線頻率與額定頻率的偏差量對風(fēng)電場廠站級有功功率控制器接收的調(diào)度下發(fā)的風(fēng)電場有功功率目標(biāo)進(jìn)行修正，并將修正后的風(fēng)電場有功功率目標(biāo)值傳遞給風(fēng)機(jī)慣性計(jì)算單元；

所述風(fēng)機(jī)慣性計(jì)算單元，對一次調(diào)頻處理單元修正后的風(fēng)電場有功目標(biāo)值進(jìn)行再修正，計(jì)算風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)所能釋放的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，利用風(fēng)機(jī)本身的慣性，釋放動(dòng)能，參與電網(wǎng)頻率的恢復(fù)；所述風(fēng)機(jī)慣性控制單元協(xié)調(diào)控制風(fēng)場多臺(tái)風(fēng)機(jī)的啟停順序及慣性控制時(shí)間，觸發(fā)控制器使風(fēng)電機(jī)組維持一定時(shí)間的附加功率輸出，通過風(fēng)機(jī)分組順序控制，降低較大的功率波動(dòng)。

本發(fā)明還進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

風(fēng)電場參與一次調(diào)頻的控制系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)動(dòng)通訊單元，所述遠(yuǎn)動(dòng)通訊單元一方面通過各種通訊規(guī)約接入風(fēng)電場參與一次調(diào)頻所需的風(fēng)機(jī)有功、風(fēng)機(jī)狀態(tài)信息，另一方面還通過IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT種遠(yuǎn)動(dòng)通訊規(guī)約與調(diào)度端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

所述風(fēng)電場參與一次調(diào)頻的控制系統(tǒng)還包括錄波分析單元，錄波分析單元采用事件觸發(fā)機(jī)制，當(dāng)風(fēng)電場參與一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)，控制系統(tǒng)觸發(fā)所述錄波分析單元啟動(dòng)錄波，記錄動(dòng)作時(shí)段的匯集站母線頻率、風(fēng)電場實(shí)發(fā)有功功率、風(fēng)電場目標(biāo)有功功率等曲線，并上傳分析系統(tǒng)，進(jìn)行一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)間、頻率變化幅度等動(dòng)作指標(biāo)的分析評價(jià)。

所述風(fēng)電場參與一次調(diào)頻的控制系統(tǒng)還包括頻率擾動(dòng)單元，當(dāng)一次調(diào)頻控制系統(tǒng)工作在離線模式時(shí)，由頻率擾動(dòng)單元采用事先生成的頻率擾動(dòng)數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)在風(fēng)電場頻率正常工況下的提供頻率擾動(dòng)信號。

本申請還公開了一種風(fēng)電場參與一次調(diào)頻控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1：通過信號采集單元實(shí)時(shí)采集風(fēng)電場匯集站母線頻率信號；

步驟2：根據(jù)步驟1采集的風(fēng)電場匯集站母線頻率信號，計(jì)算風(fēng)電場匯集站母線頻率與母線頻率目標(biāo)值之間的偏差；

步驟3：通過遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，接收調(diào)度有功功率目標(biāo)指令P；

步驟4：判斷風(fēng)電場匯集站母線頻率與母線頻率目標(biāo)值之間的頻率偏差是否小于一次調(diào)頻死區(qū)，如果是，進(jìn)入步驟7；否則進(jìn)入步驟5；

步驟5：根據(jù)下式計(jì)算風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻的風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target：

Δf＝f₀-f_s (1)

P_target＝P+ΔP (3)

其中，P為調(diào)度下發(fā)風(fēng)電場當(dāng)前的有功功率目標(biāo)指令，P_target為一次調(diào)頻后的風(fēng)電場目標(biāo)有功；Δf為f_o為風(fēng)電場匯集站母線頻率與母線頻率目標(biāo)值之間的頻率偏差；f_o為額定頻率即母線頻率目標(biāo)值；f_s為匯集站母線頻率；K1、K2分別為調(diào)節(jié)系數(shù)；ΔP為由頻率變化引起的有功修正量；

步驟6：當(dāng)P_target<＝P_max時(shí)，則將風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target下發(fā)給風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)作；同時(shí)觸發(fā)錄波分析單元啟動(dòng)錄波，對匯集站母線頻率、風(fēng)電場實(shí)發(fā)有功功率、風(fēng)電場目標(biāo)有功功率進(jìn)行錄波，根據(jù)錄波數(shù)據(jù)對本次一次調(diào)頻的動(dòng)作時(shí)間、頻率的恢復(fù)幅度等效果進(jìn)行分析評價(jià)；

當(dāng)P_target>P_max,則轉(zhuǎn)步驟7對風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target進(jìn)行修正；

其中，P_max為風(fēng)電場最大額定出力；

步驟7：計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，利用風(fēng)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能參與一次調(diào)頻控制對風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target進(jìn)行修正；

在限出力工況下，風(fēng)電機(jī)組具有持續(xù)的有功功率儲(chǔ)備從而具有一次調(diào)頻的能力；在額定工況下，風(fēng)電機(jī)組能夠通過儲(chǔ)存的慣性釋放動(dòng)能，增加風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，從而提供系統(tǒng)一次調(diào)頻的控制能力；

步驟8：將步驟7修正后的修正后的風(fēng)電場目標(biāo)有功P′_target下發(fā)給風(fēng)電場EMS監(jiān)控系統(tǒng)，由風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)控制各臺(tái)風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場實(shí)發(fā)有功的調(diào)整。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

在步驟2中，當(dāng)風(fēng)電場廠站級有功功率控制系統(tǒng)工作在離線模式時(shí)，風(fēng)電場匯集站母線頻率信號由離線測試單元頻率擾動(dòng)信號提供；在風(fēng)電現(xiàn)場進(jìn)行一次調(diào)頻試驗(yàn)前，采用事先生成的頻率擾動(dòng)數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)在頻率正常工況下的頻率擾動(dòng)效果，進(jìn)行風(fēng)電場廠站級有功功率控制系統(tǒng)一次調(diào)頻功能的動(dòng)作響應(yīng)及功能測試。

在步驟5中，調(diào)節(jié)系數(shù)K1的取值與調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度有關(guān)，可取風(fēng)電場額定容量的0％～30％，或者按照用戶的要求設(shè)置；調(diào)節(jié)系數(shù)K2的取值與風(fēng)電場一次調(diào)頻的能力有關(guān)，可取風(fēng)電場額定容量的0％～40％，或者按照用戶的要求設(shè)置。

在步驟7中，利用風(fēng)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能參與一次調(diào)頻控制對風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target進(jìn)行修正包括以下內(nèi)容：

7.1：計(jì)算風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)具有的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能：

其中，E為風(fēng)電機(jī)組具有的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ω_r為風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速；

7.2：計(jì)算風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的時(shí)間常數(shù)：

ω_rs為風(fēng)電機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速；H為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)間常數(shù)；S表示風(fēng)電機(jī)組的額定容量；

7.3：計(jì)算由于轉(zhuǎn)速的變化風(fēng)電機(jī)組釋放的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能為

ω_r0表示風(fēng)電機(jī)組初始轉(zhuǎn)速，ω_r1表示釋放旋轉(zhuǎn)動(dòng)能后的風(fēng)機(jī)最終轉(zhuǎn)速；

將式(5)代入式(6)，并且將風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為以同步速為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值，得到風(fēng)電機(jī)組由于轉(zhuǎn)速變化釋放的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能為：

其中ω_r0*表示風(fēng)電機(jī)組初始轉(zhuǎn)速的標(biāo)幺值，ω_r1*表示風(fēng)電機(jī)組最終轉(zhuǎn)速的標(biāo)幺值；

7.4：一次調(diào)頻動(dòng)作信號后，按式(8)對風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target進(jìn)行修正，得到修正后的風(fēng)電場目標(biāo)有功P′_target，其中K為功率系數(shù)；

P′_target＝P_target+ΔE*K (8)

其中，功率系數(shù)K可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)慣性人工調(diào)整，取值范圍可為0.7～1.0。

在步驟8中，對于支持提供單機(jī)控制接口的風(fēng)電場EMS監(jiān)控系統(tǒng)，可直接對單機(jī)下發(fā)控制指令。

本申請具有以下有益效果：

在風(fēng)電場自動(dòng)化系統(tǒng)具備的前提下，不需增加儲(chǔ)能等設(shè)備，既考慮了頻率下垂控制，又利用了風(fēng)機(jī)本身的慣性，最大限度地參與電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整，具有實(shí)用性。

附圖說明

圖1是本申請公開的風(fēng)電場參與一次調(diào)頻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本申請公開的風(fēng)電場參與一次調(diào)頻控制實(shí)現(xiàn)方法流程示意圖；

圖3是單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組輸出功率控制示意圖；

圖4是不同風(fēng)電機(jī)組輸出功率控制示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說明。

如圖1所示為風(fēng)電場參與一次調(diào)頻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場廠站級參與一次調(diào)頻，由風(fēng)電場廠站級有功功率協(xié)調(diào)控制器構(gòu)成，具體包括信號采集單元、一次調(diào)頻處理單元、風(fēng)機(jī)慣性處理單元、風(fēng)機(jī)慣性控制單元、遠(yuǎn)動(dòng)通信單元、錄波分析單元、頻率擾動(dòng)單元等構(gòu)成。信號采集單元通過硬接線直接采集匯集站母線頻率信號；遠(yuǎn)動(dòng)通信單元一方面通過與風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)通信交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息接入以及有功目標(biāo)指令的下發(fā)，另一方面與調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)通信；系統(tǒng)支持直接下發(fā)有功目標(biāo)指令到風(fēng)機(jī)，同時(shí)也支持下發(fā)有功目標(biāo)指令到風(fēng)電場EMS系統(tǒng)。

信號采集單元、一次調(diào)頻處理單元、風(fēng)機(jī)慣性計(jì)算單元、風(fēng)機(jī)慣性控制單元、遠(yuǎn)動(dòng)通訊單元、錄波分析單元、頻率擾動(dòng)單元均與風(fēng)電場廠站級有功功率控制器相連。所述信號采集單元實(shí)時(shí)采集風(fēng)電場匯集站母線功率及頻率信號，并將采集信號上傳至一次調(diào)頻處理單元。所述一次調(diào)頻處理單元根據(jù)實(shí)時(shí)采集的風(fēng)電場匯集站母線頻率與額定頻率的偏差量對風(fēng)電場廠站級有功功率控制器接收的調(diào)度下發(fā)的風(fēng)電場有功功率目標(biāo)進(jìn)行修正，并將修正后的風(fēng)電場有功功率目標(biāo)值傳遞給風(fēng)機(jī)慣性計(jì)算單元。所述風(fēng)機(jī)慣性計(jì)算單元，對一次調(diào)頻處理單元修正后的風(fēng)電場有功目標(biāo)值進(jìn)行再修正，計(jì)算風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)所能釋放的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，利用風(fēng)機(jī)本身的慣性，釋放動(dòng)能，參與電網(wǎng)頻率的恢復(fù)；所述風(fēng)機(jī)慣性控制單元協(xié)調(diào)控制風(fēng)場多臺(tái)風(fēng)機(jī)的啟停順序及慣性控制時(shí)間，觸發(fā)控制器使風(fēng)電機(jī)組維持一定時(shí)間的附加功率輸出，通過風(fēng)機(jī)分組順序控制，降低較大的功率波動(dòng)。

所述遠(yuǎn)動(dòng)通訊單元一方面通過各種通訊規(guī)約接入風(fēng)電場參與一次調(diào)頻所需的風(fēng)機(jī)有功、風(fēng)機(jī)狀態(tài)信息，另一方面還通過IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT種遠(yuǎn)動(dòng)通訊規(guī)約與調(diào)度端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

所述風(fēng)電場參與一次調(diào)頻的控制系統(tǒng)還包括錄波分析單元，錄波分析單元采用事件觸發(fā)機(jī)制，當(dāng)風(fēng)電場參與一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)，控制系統(tǒng)觸發(fā)所述錄波分析單元啟動(dòng)錄波，記錄動(dòng)作時(shí)段的匯集站母線頻率、風(fēng)電場實(shí)發(fā)有功功率、風(fēng)電場目標(biāo)有功功率等曲線，并上傳分析系統(tǒng)，進(jìn)行一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)間、頻率變化幅度等動(dòng)作指標(biāo)的分析評價(jià)。

所述風(fēng)電場參與一次調(diào)頻的控制系統(tǒng)還包括頻率擾動(dòng)單元，當(dāng)一次調(diào)頻控制系統(tǒng)工作在離線模式時(shí)，由頻率擾動(dòng)單元采用事先生成的頻率擾動(dòng)數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)在風(fēng)電場頻率正常工況下的提供頻率擾動(dòng)信號。

如圖2所示為基于風(fēng)電場廠站級參與一次調(diào)頻控制的實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖。

第一步：通過信號采集單元，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電場匯集站高壓母線頻率的采集和處理，交流采樣模塊提供4路交流電壓4路交流電流通道，主要完成風(fēng)電場匯集站高壓母線A、B、C相電壓電流有效值、A、B、C三相有功功率和無功功率，A、B、C三相電壓電流的頻率信號采集功能。

第二步：根據(jù)第一步采集的風(fēng)電場匯集站母線頻率信號，計(jì)算風(fēng)電場匯集站母線頻率與母線頻率目標(biāo)值之間的偏差；當(dāng)風(fēng)電場廠站級有功功率控制系統(tǒng)工作在離線模式時(shí)，風(fēng)電場匯集站母線頻率信號由離線測試單元頻率擾動(dòng)信號提供；在風(fēng)電現(xiàn)場進(jìn)行一次調(diào)頻試驗(yàn)前，采用事先生成的頻率擾動(dòng)數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)在頻率正常工況下的頻率擾動(dòng)效果，進(jìn)行風(fēng)電場廠站級有功功率控制系統(tǒng)一次調(diào)頻功能的動(dòng)作響應(yīng)及功能測試。

第三步：通過遠(yuǎn)動(dòng)通信單元，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場廠站級有功功率控制系統(tǒng)與上級調(diào)度中心間的遠(yuǎn)動(dòng)通信功能，在線接收調(diào)度的風(fēng)電廠目標(biāo)有功指令P；實(shí)現(xiàn)與風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息接入功能。第四步：判斷風(fēng)電場匯集站母線頻率與母線頻率目標(biāo)值之間的頻率偏差是否小于一次調(diào)頻死區(qū)，如果是，進(jìn)入第七步；否則進(jìn)入第五步；第五步：首先根據(jù)測量得到的頻率偏差Δf＝f₀-f_s，當(dāng)|Δf|大于一次調(diào)頻死區(qū)時(shí)，采用系統(tǒng)頻率變化率和系統(tǒng)頻率變化量作為頻率控制器的輸入獲得額外功率疊加到目標(biāo)有功功率上，如下式所示：

P_target＝P+ΔP (2)

通過這種方法來模擬慣量響應(yīng)和頻率下垂控制，其中P為調(diào)度下發(fā)的當(dāng)前有功功率指令，P_target為一次調(diào)頻修正后風(fēng)電場目標(biāo)有功；Pmax為風(fēng)電場最大額定出力；fo為額定頻率；fs為系統(tǒng)頻率；K1、K2分別為調(diào)節(jié)系數(shù)，調(diào)節(jié)系數(shù)K1的取值與調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度有關(guān)，可取風(fēng)電場額定容量的0％～30％，或者按照用戶的要求設(shè)置；調(diào)節(jié)系數(shù)K2的取值與風(fēng)電場一次調(diào)頻的能力有關(guān)，可取風(fēng)電場額定容量的0％～40％，或者按照用戶的要求設(shè)置；ΔP為由頻率變化引起的有功修正量。

第六步：當(dāng)P_target<＝P_max時(shí)，則將風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target下發(fā)給風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電機(jī)組的一次調(diào)頻動(dòng)作；同時(shí)觸發(fā)錄波分析單元啟動(dòng)錄波，對匯集站母線頻率、風(fēng)電場實(shí)發(fā)有功功率、風(fēng)電場目標(biāo)有功功率進(jìn)行錄波，根據(jù)錄波數(shù)據(jù)對本次一次調(diào)頻的動(dòng)作時(shí)間、頻率的恢復(fù)幅度等效果進(jìn)行分析評價(jià)；

當(dāng)P_target>P_max,則轉(zhuǎn)第七步對風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target進(jìn)行修正；

其中，P_max為風(fēng)電場最大額定出力；

第七步：計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，利用風(fēng)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能參與一次調(diào)頻控制對風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target進(jìn)行修正；

在限出力工況下，風(fēng)電機(jī)組具有持續(xù)的有功功率儲(chǔ)備從而具有一次調(diào)頻的能力；在額定工況下，風(fēng)電機(jī)組能夠通過儲(chǔ)存的慣性釋放動(dòng)能，增加風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，從而提供系統(tǒng)一次調(diào)頻的控制能力；

為了對風(fēng)電機(jī)組的頻率控制進(jìn)行定量分析，充分利用風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子動(dòng)能對系統(tǒng)頻率進(jìn)行控制，需要根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，由風(fēng)電機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)和風(fēng)電機(jī)組的變速運(yùn)行范圍計(jì)算風(fēng)電機(jī)組可用旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。從能量和功率的角度出發(fā)，計(jì)算變速風(fēng)電機(jī)組在不同的風(fēng)速條件下的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。

第7.1步：計(jì)算風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)具有的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能：

其中E為風(fēng)電機(jī)組具有的能量單位J，J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量單位kg*m²，ω_r為風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速單位rad/s。

第7.2步：計(jì)算風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的時(shí)間常數(shù)：

ω_rs為風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速。H為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)間常數(shù)，S表示風(fēng)電機(jī)組的額定容量。

第7.3步：計(jì)算由于轉(zhuǎn)速的變化風(fēng)電機(jī)組釋放的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能為

將式(4)代入式(5)，并且將風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為以同步速為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值，可以得到風(fēng)電機(jī)組由于轉(zhuǎn)速變化釋放的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能為：

其中ω_r0*表示風(fēng)電機(jī)組初始轉(zhuǎn)速的標(biāo)幺值，ω_r1*表示風(fēng)電機(jī)組最終轉(zhuǎn)速的標(biāo)幺值。

第7.4步：一次調(diào)頻動(dòng)作信號后，按式(8)對風(fēng)電場目標(biāo)有功P_target進(jìn)行修正，得到修正后的風(fēng)電場目標(biāo)有功P′_target，其中K為功率系數(shù)；

P′_target＝P_target+ΔE*K (8)

其中，功率系數(shù)K可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)慣性人工調(diào)整，取值范圍可為0.7～1.0。

測量系統(tǒng)頻率，一次調(diào)頻動(dòng)作信號后，控制風(fēng)機(jī)輸出功率為常數(shù)(如在風(fēng)機(jī)的輸出功率上增加10％功率并且持續(xù)10s)。風(fēng)機(jī)的輸出功率波形如附圖3所示。

另一方面，對于風(fēng)電場中不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，為了避免所有機(jī)組從減速到加速過程引起較大的功率變化，對風(fēng)場的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行分組，并采用不同的頻率控制持續(xù)時(shí)間，從而降低風(fēng)電場從減速到加速切換過程中的功率降低，不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率如附圖4所示。滿足一次調(diào)頻動(dòng)作觸發(fā)條件時(shí)，第一分組風(fēng)機(jī)提升功率10％，動(dòng)作時(shí)間持續(xù)10s，然后出力降低到額定出力的95％，持續(xù)設(shè)定時(shí)間后返回正常值；第二分組收到一次調(diào)頻動(dòng)作觸發(fā)信號，延遲1s后重復(fù)上述控制策略；后續(xù)分組依次動(dòng)作；

第八步：一次調(diào)頻修正后的風(fēng)電場目標(biāo)有功P′_target，下發(fā)給風(fēng)電場EMS監(jiān)控系統(tǒng)，由風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)控制各臺(tái)風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場實(shí)發(fā)有功的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻；對于支持提供單機(jī)控制接口的系統(tǒng)，可直接對單機(jī)下發(fā)控制指令。

申請人結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。