調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)對孤島微電網(wǎng)頻率的長期穩(wěn)定控制。
[0040] 作為本發(fā)明的另一種實施方式，如圖2所示，因為雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組含有一次調(diào) 頻與二次調(diào)頻的功能，所W孤島微電網(wǎng)頻率控制仿真建模的一次調(diào)頻由雙饋式風(fēng)力發(fā)電機 組的一次調(diào)頻部分與飛輪儲能完成，孤島微電網(wǎng)頻率控制仿真建模的二次調(diào)頻由雙饋式風(fēng) 力發(fā)電機組的二次調(diào)頻部分和燃?xì)廨啓C進行調(diào)節(jié)。因此，步驟S2具體包括:S21，建立仿真模 型的一次調(diào)頻模型，其包括分別對雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組和飛輪儲能建立一次調(diào)頻模型； S22,建立仿真模型的二次調(diào)頻模型，其包括分別對雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組和燃?xì)廨啓C組建立 二次調(diào)頻模型。
[0041] 作為本發(fā)明的另一種實施方式，負(fù)荷作為擾動輸入第一控制區(qū)域;光伏發(fā)電可W 看做不可控能源，由于光伏發(fā)電的隨機性，在輸出功率時也會對微網(wǎng)頻率產(chǎn)生擾動影響，因 此，光伏發(fā)電作為擾動輸入第二控制區(qū)域。
[0042] 作為本發(fā)明的另一種實施方式，建立雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的一次調(diào)頻模型時，傳 統(tǒng)的同步雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組能夠在孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率偏離額定值時通過轉(zhuǎn)子動能的 釋放和吸收來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頻率偏差，對于雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組來說運不可能自動的完成， 因此，本發(fā)明采用添加頻率響應(yīng)模塊的方法，設(shè)置雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組響應(yīng)頻率變化的有 功功率調(diào)節(jié)量為Δ P，建立雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的一次調(diào)頻模型：由于功率變化值與頻率偏 差W及頻率偏差的微分有關(guān)，所W設(shè)置風(fēng)機自動響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的有功功率調(diào)節(jié)量為 (1)式:則，
其中，Kp、Kd為設(shè)置的響應(yīng)系數(shù)，Af為頻率偏差。雙饋式 風(fēng)力發(fā)電機組本身的轉(zhuǎn)速不高，如果此時孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)中頻率降低，轉(zhuǎn)速會進一步的下 降，運將會造成雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的電機停轉(zhuǎn)，因此在一次調(diào)頻的控制器中應(yīng)考慮風(fēng)速 的范圍，W保證雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的電機能夠正常的運行。若風(fēng)機最低轉(zhuǎn)速極限為0.7， 初始獎距角為5°，則設(shè)置風(fēng)機最低有效轉(zhuǎn)速Vmin = 6.44m/s。因此，建立雙饋式風(fēng)力發(fā)電機 組的一次調(diào)頻模型，如圖3所示。
[0043] 作為本發(fā)明的另一種實施方式，雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的系統(tǒng)通常穩(wěn)定運行于最大 功率曲線的狀態(tài)，為了能夠調(diào)節(jié)雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組系統(tǒng)中變化周期長、變化幅度大的負(fù) 荷分量，雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組電機的功率需要有一定的冗余，也就是說雙饋式風(fēng)力發(fā)電機 組的電機應(yīng)運行于亞最大功率狀態(tài)而不是運行于獎距角β = 〇°。因此，雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組 的輸出功率與獎距角有很大的關(guān)系，可W通過設(shè)置獎距角初值實現(xiàn)功率余量的保留。通過 擬合最大功率曲線的方式來得出最優(yōu)葉尖速比與獎距角的關(guān)系、獎距角與風(fēng)能利用系數(shù)的 多項式，最終得到輸出功率與獎距角的關(guān)系。
[0044] 所W，建立雙饋式風(fēng)力雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的二次調(diào)頻模型時，設(shè)置雙饋式風(fēng)力 發(fā)電機組的獎距角為β、雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組調(diào)度中屯、下達的調(diào)節(jié)功率值為Ρ，則，
;其中，V為風(fēng)速標(biāo)么值，kp為風(fēng) 能利用系數(shù)額定值，Vpu為風(fēng)機實時轉(zhuǎn)速，建立的雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的二次調(diào)頻模型如圖4 所示。當(dāng)雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的系統(tǒng)中功率發(fā)生不匹配時，調(diào)度中屯、或本地控制中屯、下達 風(fēng)電場需要增加或減少P，雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的二次調(diào)頻控制器將調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換為獎距 角，通過調(diào)節(jié)獎距角實現(xiàn)雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的調(diào)節(jié)功率值的改變。
[0045] 作為本發(fā)明的另一種實施方式，建立燃?xì)廨啓C組的二次調(diào)頻模型方法如下：將頻 率偏差A(yù) f與功率調(diào)節(jié)值Δ P0輸入調(diào)速器，調(diào)速器輸出功率調(diào)節(jié)值Δ P1;功率調(diào)節(jié)值Δ P1依 次通過滿輪機與雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組，經(jīng)過頻率響應(yīng)函數(shù)返回頻率值A(chǔ) f;其中，調(diào)速器傳 遞函數(shù)為1/T1S+1，T1 = 10s;負(fù)荷限制環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為1/T2S+1，Τ2 = 3.Os。燃?xì)廨啓C組的二 次調(diào)頻模型如圖5所示。
[0046] 作為本發(fā)明的另一種實施方式，建立飛輪儲能的仿真模型，包括飛輪慣性與限幅 環(huán)節(jié)，調(diào)差系數(shù)為1/Rfw，Rfw= 8，如圖6所示。
[0047] 作為本發(fā)明的另一種實施方式，電力系統(tǒng)的控制區(qū)是W區(qū)域的負(fù)荷和發(fā)電來進行 平衡的。當(dāng)某一個控制區(qū)內(nèi)的發(fā)電與負(fù)荷產(chǎn)生不平衡時，其它控制區(qū)通過聯(lián)絡(luò)線上功率的 變化進行支援。因此，步驟S3中，對聯(lián)絡(luò)線建模的方法是:設(shè)第一控制區(qū)域的返回頻率為fi、 第二控制區(qū)域的返回頻率為f2、第一控制區(qū)域與第二控制區(qū)域的功率差值為Pl2、聯(lián)絡(luò)線頻 率響應(yīng)參數(shù)為Kf，則滿足：
如圖7所示。
[0048] 盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列 運用。它完全可W被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言可容易地 實現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細(xì)節(jié)和運里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項】
1. 一種孤島微電網(wǎng)頻率控制的仿真建模方法，其特征在于，包括W下步驟： 51, 將孤島微電網(wǎng)根據(jù)不同分布式電源劃分為通過聯(lián)絡(luò)線連接的第一控制區(qū)域和第二 控制區(qū)域； 52, 在Simulink仿真環(huán)境下，對所述第一控制區(qū)域和第二控制區(qū)域中的各個分布式電 源建立仿真模型； 53, 在Simulink仿真環(huán)境下，對連接所述第一控制區(qū)域和所述第二控制區(qū)域的聯(lián)絡(luò)線 建模； 其中，所述第一控制區(qū)域包括雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組和負(fù)荷;所述第二控制區(qū)域包括飛 輪儲能、燃?xì)廨啓C組W及光伏發(fā)電。2. 如權(quán)利要求1所述的孤島微電網(wǎng)頻率控制的仿真建模方法，其特征在于，步驟S2具體 包括： S21，建立仿真模型的一次調(diào)頻模型，其包括分別對所述雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組和所述飛 輪儲能建立一次調(diào)頻模型； S22,建立仿真模型的二次調(diào)頻模型，其包括分別對所述雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組和所述燃 氣輪機組建立二次調(diào)頻模型。3. 如權(quán)利要求1所述的孤島微電網(wǎng)頻率控制的仿真建模方法，其特征在于，所述負(fù)荷作 為擾動輸入第一控制區(qū)域;所述光伏發(fā)電作為擾動輸入所述第二控制區(qū)域。4. 如權(quán)利要求2所述的孤島微電網(wǎng)頻率控制的仿真建模方法，其特征在于，添加頻率響 應(yīng)模塊，設(shè)置雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組響應(yīng)頻率變化的有功功率調(diào)節(jié)量為A P，建立所述雙饋式 風(fēng)力發(fā)電機組的一次調(diào)頻模型：則，其中，Kp、Kd為設(shè)置的響應(yīng)系 數(shù)，Af為頻率偏差。5. 如權(quán)利要求2所述的孤島微電網(wǎng)頻率控制的仿真建模方法，其特征在于，設(shè)置雙饋式 風(fēng)力發(fā)電機組的獎距角為e、雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的調(diào)節(jié)功率值為P，建立所述雙饋式風(fēng)力 發(fā)電機組的二次調(diào)頻模型： 則； 其中，V為風(fēng)速標(biāo)么值，kp為風(fēng)能利用系數(shù)額定值，Vpu為風(fēng)機實時轉(zhuǎn)速。6. 如權(quán)利要求2所述的孤島微電網(wǎng)頻率控制的仿真建模方法，其特征在于，建立所述燃 氣輪機組的二次調(diào)頻模型方法如下:將頻率偏差A(yù) f與功率調(diào)節(jié)值A(chǔ) PO輸入調(diào)速器，調(diào)速器 輸出功率調(diào)節(jié)值A(chǔ) Pl;功率調(diào)節(jié)值A(chǔ) Pl依次通過滿輪機與雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組，經(jīng)過頻率 響應(yīng)函數(shù)返回頻率值A(chǔ)f 其中，調(diào)速器傳遞函數(shù)為l/TlS+l，Tl = 10s;負(fù)荷限制環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為1/T2S+1，T2 = 3.0s〇7. 如權(quán)利要求1-6中任一項所述的孤島微電網(wǎng)頻率控制的仿真建模方法，其特征在于， 步驟S3中，對聯(lián)絡(luò)線建模的方法是:設(shè)所述第一控制區(qū)域的返回頻率為fi、所述第二控制區(qū) 域的返回頻率為f2、所述第一控制區(qū)域與所述第二控制區(qū)域的功率差值為Pl2、聯(lián)絡(luò)線頻率 響應(yīng)參數(shù)為Kf，則滿足：
【專利摘要】本發(fā)明公開一種孤島微電網(wǎng)頻率控制的仿真建模方法，包括步驟：S1，將孤島微電網(wǎng)根據(jù)不同分布式電源劃分為通過聯(lián)絡(luò)線連接的第一控制區(qū)域和第二控制區(qū)域；S2，在Simulink仿真環(huán)境下，對第一控制區(qū)域和第二控制區(qū)域中的各個分布式電源建立仿真模型；S3，在Simulink仿真環(huán)境下，對連接第一控制區(qū)域和第二控制區(qū)域的聯(lián)絡(luò)線建模；第一控制區(qū)域包括雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組和負(fù)荷；第二控制區(qū)域包括飛輪儲能、燃?xì)廨啓C組以及光伏發(fā)電。本發(fā)明建立孤島微電網(wǎng)為兩區(qū)域互聯(lián)的仿真模型，通過控制算法設(shè)計互聯(lián)電網(wǎng)的自動發(fā)電控制器對整個孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)進行實時仿真，檢測和調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)對孤島微電網(wǎng)頻率的長期穩(wěn)定控制。
【IPC分類】H02J3/30, G06F17/50, H02J3/00, H02J3/38
【公開號】CN105656034
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】唐昊, 黃立, 李曉慶, 江琦, 呂凱, 李怡瑾
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年2月29日