一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法，通過(guò)該方法，可以即時(shí)預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電功率和獲知電網(wǎng)信息，并根據(jù)氣象信息、電網(wǎng)信息和電機(jī)狀況，進(jìn)行自適應(yīng)地發(fā)電，在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，能降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的友好地交互工作。
【專利說(shuō)明】-種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法 所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法，特別涉及一種基于發(fā)電功 率和負(fù)載功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，風(fēng)力發(fā)電是可再生能源開發(fā)利用中技術(shù)最成熟、最具開發(fā)規(guī)模和最具商業(yè) 化發(fā)展前景的發(fā)電形式。由于其在減輕環(huán)境污染、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展等方面的 突出作用，風(fēng)力發(fā)電是本世紀(jì)重要的綠色能源，是煤炭等常規(guī)能源發(fā)電的重要替代能源之 一。此外，風(fēng)電和火電、水電及核電相比，建設(shè)周期短、見(jiàn)效快，建設(shè)一個(gè)大型風(fēng)電場(chǎng)只需要 不到一年的時(shí)間，因此風(fēng)電一直是世界是增長(zhǎng)最快的清潔能源，具有良好的發(fā)展前景。
[0003] 在我國(guó)的一些區(qū)域電網(wǎng)中，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為主要的電力來(lái)源之一。包含大規(guī)模 風(fēng)電接入的電網(wǎng)在峰谷調(diào)節(jié)、頻率控制、電壓控制、最大限度的發(fā)揮儲(chǔ)能效力等環(huán)節(jié)具有其 自身特性，傳統(tǒng)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)不能完全適應(yīng)其調(diào)度運(yùn)行的需要。由于風(fēng)電等可再 生能源自身具有波動(dòng)性、間歇性、反調(diào)峰性、低可調(diào)度性等"不友好"的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的"發(fā)電 跟蹤負(fù)荷"的電網(wǎng)調(diào)度方式提出了挑戰(zhàn)。電源、電網(wǎng)和負(fù)荷三者間應(yīng)進(jìn)行協(xié)調(diào)互動(dòng)，不僅有 利于提高電力系統(tǒng)的能量和功率動(dòng)態(tài)平衡能力，也有利于實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)資源優(yōu)化配置和能源 綜合利用效率的提升，是智能電網(wǎng)的重要發(fā)展方向。
[0004] 目前市場(chǎng)上的主要風(fēng)機(jī)機(jī)型為雙饋型和直驅(qū)型兩種，其中雙饋型風(fēng)機(jī)占據(jù)市場(chǎng)的 主導(dǎo)份額。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)的有功和無(wú)功功率支持能力，必須建 立在能夠通過(guò)控制使得雙饋機(jī)組在電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)也能順利輸出有功和無(wú)功功率給定 值的基礎(chǔ)上。該雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)過(guò)程主要分兩步實(shí)現(xiàn)：第一步，啟動(dòng)變流器對(duì)雙饋 發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁以調(diào)整雙饋發(fā)電機(jī)定子側(cè)電壓相位、頻率、幅值與電網(wǎng)電壓相位、頻率、幅 值相一致；第二步，閉合并網(wǎng)接觸器連通電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)過(guò)程。在第一步過(guò)程中，雙饋發(fā)電機(jī) 定子側(cè)電壓相位、頻率、幅值與電網(wǎng)電壓相位、頻率、幅值可以調(diào)整到比較接近，但仍舊會(huì)有 一些誤差，因此在第二步過(guò)程中并網(wǎng)接觸器閉合時(shí)會(huì)造成很大的沖擊電流
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法，通過(guò) 該方法，可以即時(shí)預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電功率和獲知電網(wǎng)信息，并根據(jù)氣象信息、電網(wǎng)信息和電機(jī)狀 況，進(jìn)行自適應(yīng)地發(fā)電，在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，能降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的友好地交互 工作。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法，該 方法基于如下系統(tǒng)運(yùn)行，該系統(tǒng)包括：
[0007] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，其中該風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用雙饋電機(jī)；
[0008] 風(fēng)機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)速采樣模塊，用于檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電壓、電流和轉(zhuǎn)速；
[0009] 氣象信息采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集風(fēng)力發(fā)電機(jī)周邊氣象信息；
[0010] 剎車卸能模塊，用于電機(jī)失速時(shí)剎車減速；
[0011] 儲(chǔ)能模塊，包括蓄電池組，用于在未并網(wǎng)時(shí)，儲(chǔ)存電能；
[0012] 微處理器，用于控制整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行；
[0013] 并網(wǎng)電源逆變裝置，其用于將風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)至電網(wǎng)，所述并網(wǎng)電壓逆變裝置包 括：
[0014] 整流模塊，其可將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓整流為直流電壓；
[0015] 斬波模塊，其可將所述直流電壓斬波為方波電壓；
[0016] 正弦濾波模塊，其可將所述方波電壓濾波為正弦電壓；
[0017] 變壓模塊，其可將所述正弦電壓變壓后輸出一個(gè)可輸入電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換電壓；
[0018] 可控開關(guān)模塊，其可導(dǎo)通或截止輸入至電網(wǎng)的所述轉(zhuǎn)換電壓；
[0019] 第一電壓測(cè)量模塊，其可測(cè)量電網(wǎng)的瞬時(shí)電壓，并輸出一個(gè)代表該瞬時(shí)電壓的第 一電壓信號(hào)；
[0020] 第二電壓測(cè)量模塊，其可測(cè)量所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時(shí)電壓，并輸出一個(gè)代表該瞬時(shí) 電壓的第二電壓信號(hào)；
[0021] 同期指示模塊，其可分別輸入電網(wǎng)的瞬時(shí)電壓和所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時(shí)電壓，且所 述同期指示模塊可輸出一個(gè)代表電網(wǎng)的電壓與所述轉(zhuǎn)換電壓同期的同期指示信號(hào)；和
[0022] 驅(qū)動(dòng)模塊，其可輸入所述微處理器發(fā)出的指令、所述第一電壓信號(hào)、所述第二電壓 信號(hào)和所述同期指示信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)模塊可輸出一個(gè)用于控制輸出的所述方波電壓的頻率 和脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)至所述斬波模塊，且所述驅(qū)動(dòng)模塊可輸出一個(gè)用于控制所述可 控開關(guān)模塊導(dǎo)通或截止的開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述可控開關(guān)模塊，以實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的同步并網(wǎng)， 并根據(jù)微處理器的指令輸出功率；
[0023] 該基于發(fā)電功率和負(fù)載功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法還包括自動(dòng)發(fā)電量控 制（AGC)協(xié)調(diào)模塊，基于氣象信息和電網(wǎng)信息，預(yù)測(cè)和控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的發(fā)電功率， 該模塊包括：
[0024] 電網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取單元，可從電網(wǎng)調(diào)度中心實(shí)時(shí)讀取電網(wǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)；
[0025] 電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析單元，可對(duì)所述電網(wǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量判斷，判斷電網(wǎng) 所處的控制區(qū)間；
[0026] 發(fā)電功率協(xié)調(diào)單元，由實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃獲得基點(diǎn)，并計(jì)算電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求，并按照協(xié)調(diào) 控制策略進(jìn)行調(diào)節(jié)功率分配，該發(fā)電功率協(xié)調(diào)單元與微處理器相連，并通過(guò)微處理器向并 網(wǎng)電源逆變裝置的驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出指令，以控制功率輸出；
[0027] 該方法包括如下步驟：
[0028] (1)獲取步驟：由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時(shí)電壓值得到一個(gè)子電 壓，由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取所述轉(zhuǎn)換電壓的相位角得到一個(gè)子相位角，由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取 所述轉(zhuǎn)換電壓的頻率得到一個(gè)子頻率，由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取電網(wǎng)電壓的瞬時(shí)電壓值得到一 個(gè)母電壓，由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取電網(wǎng)電壓的相位角得到一個(gè)母相位角，和由所述驅(qū)動(dòng)模塊 獲取電網(wǎng)電壓的頻率得到一個(gè)母頻率；
[0029] (2)計(jì)算步驟：由所述驅(qū)動(dòng)模塊計(jì)算所述子電壓與所述母電壓之差得到一個(gè)電壓 差，由所述驅(qū)動(dòng)模塊計(jì)算所述子相位角與所述母相位角之差得到一個(gè)相位角差，由所述驅(qū) 動(dòng)模塊計(jì)算所述子頻率與所述母頻率之差得到一個(gè)頻率差；
[0030] (3)判斷步驟：由所述驅(qū)動(dòng)模塊判斷是否收到所述同期指示信號(hào)，由所述驅(qū)動(dòng)模 塊比較所述頻率差的絕對(duì)值與一個(gè)預(yù)設(shè)頻率差，由所述驅(qū)動(dòng)模塊比較所述電壓差與一個(gè)預(yù) 設(shè)電壓差，若所述轉(zhuǎn)換電壓與電網(wǎng)電壓同期、所述頻率差的絕對(duì)值小于所述預(yù)設(shè)頻率差且 所述電壓差的絕對(duì)值小于所述預(yù)設(shè)電壓差，則所述驅(qū)動(dòng)模塊控制所述可控開關(guān)模塊，使得 所述轉(zhuǎn)換電壓并網(wǎng)于所述電網(wǎng)，否則進(jìn)入下一個(gè)步驟；
[0031] (4)調(diào)控步驟：所述驅(qū)動(dòng)模塊將所述相位角差通過(guò)PID運(yùn)算得到一個(gè)目標(biāo)頻率，所 述驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整所述子頻率等于所述目標(biāo)頻率，且所述驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整所述子電壓等于所述 母電壓，返回判斷步驟；
[0032] (5)功率控制步驟：驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)微處理器的指令，實(shí)時(shí)控制斬波模塊的占空比， 以控制功率輸出滿足電網(wǎng)的需求。
[0033] 優(yōu)選的，所述功率控制步驟（5)，包括如下子步驟：
[0034] (51)微處理器同時(shí)收集來(lái)自風(fēng)機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)速采樣模塊、自動(dòng)發(fā)電量控制 (AGC)協(xié)調(diào)模塊、和氣象采集模塊的電機(jī)運(yùn)行狀況信息、電網(wǎng)信息和氣象信息；
[0035] (52)根據(jù)上述氣象信息和電機(jī)運(yùn)行狀況信息，預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率；
[0036] (53)根據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率和電網(wǎng)信息，確定電機(jī)發(fā)電計(jì)劃曲線；
[0037] (54)微處理器按照所述風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃曲線，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)控制并網(wǎng)發(fā)電 功率。
[0038] 優(yōu)選的，所述電網(wǎng)信息包括：有功控制、無(wú)功電壓控制指令，有功、無(wú)功/電壓控制 投退指令，以及對(duì)相關(guān)限值的設(shè)置指令。
[0039] 優(yōu)選的，所述氣象信息包括：氣象信息：風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓。
[0040] 優(yōu)選的，前述的步驟（54)中，微處理器進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)有功控制和調(diào)節(jié)，具體為：微處 理器將自動(dòng)發(fā)電量控制（AGC)協(xié)調(diào)模塊的有功指令轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊，由驅(qū)動(dòng)模 塊控制斬波模塊來(lái)控制控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有功出力。
[0041] 優(yōu)選的，所述協(xié)調(diào)控制策略包括緊急調(diào)節(jié)策略：當(dāng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求位于緊急區(qū)時(shí)，風(fēng) 力發(fā)電機(jī)立即參與調(diào)節(jié)，使電網(wǎng)盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)，其中參與調(diào)節(jié)表示該機(jī)組與其它可 調(diào)機(jī)組同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0042] 優(yōu)選的，當(dāng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求位于緊急區(qū)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)立即參與調(diào)節(jié)；如果不需要緊 急調(diào)節(jié)，則判斷是否需要次緊急向下調(diào)節(jié)。
[0043] 優(yōu)選的，當(dāng)電網(wǎng)不需要次緊急向下調(diào)節(jié)時(shí)，則判斷是否需要次緊急向上調(diào)節(jié)，如果 需要調(diào)節(jié)，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)參與向上調(diào)節(jié)；如果不需要次緊急向上調(diào)節(jié)，繼續(xù)判斷是否需要正 常向上調(diào)節(jié)。
[0044] 本發(fā)明提供的基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1)可以基 于實(shí)時(shí)獲取的氣象信息、風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況、電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，設(shè)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn) 行參數(shù)，提高風(fēng)能使用率。（2)并網(wǎng)電源逆變裝置和自動(dòng)發(fā)電量控制（AGC)協(xié)調(diào)模塊的配合 使用，在提高發(fā)電效率的同時(shí)，還可以降低并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1示出了本發(fā)明的一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的框圖；
[0046] 圖2示出了圖1中系統(tǒng)中的并網(wǎng)電壓逆變裝置和自動(dòng)發(fā)電量控制（AGC)協(xié)調(diào)模塊 的具體組成；
[0047] 圖3示出了本發(fā)明的一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法的框圖，該基 于發(fā)電功率和負(fù)載功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法包括：風(fēng)力發(fā)電機(jī)7,用于將風(fēng)能轉(zhuǎn) 換成電能，其中該風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用雙饋電機(jī)；風(fēng)機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)速采樣模塊9，用于檢測(cè)電 機(jī)運(yùn)行時(shí)的電壓、電流和轉(zhuǎn)速；剎車卸能模塊7,用于電機(jī)失速時(shí)剎車減速；儲(chǔ)能模塊5,包 括蓄電池組，用于在未并網(wǎng)時(shí)，儲(chǔ)存電能，在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可以將電能輸入電網(wǎng)1，在風(fēng)力發(fā)電 機(jī)啟動(dòng)時(shí)，可以用于輔助電機(jī)啟動(dòng)；氣象信息米集模塊8,用于實(shí)時(shí)米集風(fēng)力發(fā)電機(jī)周邊氣 象信息，所述氣象信息包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓；微處理器4,用于控制整個(gè)發(fā)電系 統(tǒng)的運(yùn)行；并網(wǎng)電源逆變裝置2,其用于將風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)至電網(wǎng)；自動(dòng)發(fā)電量控制（AGC) 協(xié)調(diào)模塊3,用于預(yù)測(cè)和控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的發(fā)電功率。
[0049] 參見(jiàn)圖2,所述并網(wǎng)電壓逆變裝置包括：整流模塊21，其可將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓整 流為直流電壓，輸送給儲(chǔ)能模塊或給斬波模塊22 ;斬波模塊22,其可將所述直流電壓斬波 為方波電壓；正弦濾波模塊23,其可將所述方波電壓濾波為正弦電壓；變壓模塊25,其可將 所述正弦電壓變壓后輸出一個(gè)可輸入電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換電壓，變壓模塊優(yōu)選變壓器；可控開關(guān)模 塊24,其可導(dǎo)通或截止輸入至電網(wǎng)的所述轉(zhuǎn)換電壓。
[0050] 所述并網(wǎng)電壓逆變裝置還包括：
[0051] 第一電壓測(cè)量模塊29,其可測(cè)量電網(wǎng)1的瞬時(shí)電壓，并輸出一個(gè)代表該瞬時(shí)電壓 的第一電壓信號(hào)。
[0052] 第二電壓測(cè)量模塊26,其可測(cè)量所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時(shí)電壓，并輸出一個(gè)代表該瞬 時(shí)電壓的第二電壓信號(hào)。
[0053] 同期指示模塊28,其可分別輸入電網(wǎng)1的瞬時(shí)電壓和所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時(shí)電壓， 且所述同期指示模塊28可輸出一個(gè)代表電網(wǎng)1的電壓與所述轉(zhuǎn)換電壓同期的同期指示信 號(hào)。
[0054] 驅(qū)動(dòng)模塊27,其可輸入所述微處理器4發(fā)出的指令、所述第一電壓信號(hào)、所述第二 電壓信號(hào)和所述同期指不信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)模塊可輸出一個(gè)用于控制輸出的所述方波電壓的 頻率和脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)至所述斬波模塊22,且所述驅(qū)動(dòng)模塊27可輸出一個(gè)用于 控制所述可控開關(guān)模塊24導(dǎo)通或截止的開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述可控開關(guān)模塊24,以實(shí)現(xiàn)與 電網(wǎng)1的同步并網(wǎng)，并根據(jù)微處理器4的指令輸出功率。
[0055] 參見(jiàn)圖2,該基于發(fā)電功率和負(fù)載功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法還包括自動(dòng) 發(fā)電量控制（AGC)協(xié)調(diào)模塊3,基于氣象信息和電網(wǎng)信息，預(yù)測(cè)和控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)9并網(wǎng)時(shí) 的發(fā)電功率，所述電網(wǎng)信息包括有功控制、無(wú)功電壓控制指令，有功、無(wú)功/電壓控制投退 指令，以及對(duì)相關(guān)限值的設(shè)置指令，該模塊包括：
[0056] 電網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取單元31，可從電網(wǎng)調(diào)度中心實(shí)時(shí)讀取電網(wǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)；
[0057] 電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析單元32,可對(duì)所述電網(wǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量判斷，判斷電 網(wǎng)所處的控制區(qū)間；
[0058] 發(fā)電功率協(xié)調(diào)單元33,由實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃獲得基點(diǎn)，并計(jì)算電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求，并按照協(xié) 調(diào)控制策略進(jìn)行調(diào)節(jié)功率分配，該發(fā)電功率協(xié)調(diào)單元與微處理器相連，并通過(guò)微處理器4 向并網(wǎng)電源逆變裝置2的驅(qū)動(dòng)模塊27發(fā)出指令，以控制功率輸出。
[0059] 所述協(xié)調(diào)控制策略包括緊急調(diào)節(jié)策略：當(dāng)電網(wǎng)1調(diào)節(jié)需求位于緊急區(qū)時(shí)，風(fēng)力發(fā) 電機(jī)9立即參與調(diào)節(jié)，使電網(wǎng)1盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)，其中參與調(diào)節(jié)表示該風(fēng)力發(fā)電機(jī)9與 其它可調(diào)機(jī)組同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0060] 當(dāng)電網(wǎng)1調(diào)節(jié)需求位于緊急區(qū)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)9立即參與調(diào)節(jié)；如果不需要緊急調(diào) 節(jié)，則判斷是否需要次緊急向下調(diào)節(jié)。
[0061] 當(dāng)電網(wǎng)1不需要次緊急向下調(diào)節(jié)時(shí)，則判斷是否需要次緊急向上調(diào)節(jié)，如果需要 調(diào)節(jié)，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)9參與向上調(diào)節(jié)；如果不需要次緊急向上調(diào)節(jié)，繼續(xù)判斷是否需要正常 向上調(diào)節(jié)。
[0062] 所述并網(wǎng)電源逆變裝置2的并網(wǎng)控制方法包括如下步驟：
[0063] (1)獲取步驟：由所述驅(qū)動(dòng)模塊27獲取所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時(shí)電壓值得到一個(gè)子電 壓，由所述驅(qū)動(dòng)模塊27獲取所述轉(zhuǎn)換電壓的相位角得到一個(gè)子相位角，由所述驅(qū)動(dòng)模塊27 獲取所述轉(zhuǎn)換電壓的頻率得到一個(gè)子頻率，由所述驅(qū)動(dòng)模塊27獲取電網(wǎng)電壓的瞬時(shí)電壓 值得到一個(gè)母電壓，由所述驅(qū)動(dòng)模塊27獲取電網(wǎng)電壓的相位角得到一個(gè)母相位角，和由所 述驅(qū)動(dòng)模塊27獲取電網(wǎng)電壓的頻率得到一個(gè)母頻率；
[0064] (2)計(jì)算步驟：由所述驅(qū)動(dòng)模塊27計(jì)算所述子電壓與所述母電壓之差得到一個(gè)電 壓差，由所述驅(qū)動(dòng)模塊27計(jì)算所述子相位角與所述母相位角之差得到一個(gè)相位角差，由所 述驅(qū)動(dòng)模塊27計(jì)算所述子頻率與所述母頻率之差得到一個(gè)頻率差；
[0065] (3)判斷步驟：由所述驅(qū)動(dòng)模塊27判斷是否收到所述同期指示信號(hào)，由所述驅(qū)動(dòng) 模塊27比較所述頻率差的絕對(duì)值與一個(gè)預(yù)設(shè)頻率差，由所述驅(qū)動(dòng)模塊27比較所述電壓差 與一個(gè)預(yù)設(shè)電壓差，若所述轉(zhuǎn)換電壓與電網(wǎng)電壓同期、所述頻率差的絕對(duì)值小于所述預(yù)設(shè) 頻率差且所述電壓差的絕對(duì)值小于所述預(yù)設(shè)電壓差，則所述驅(qū)動(dòng)模塊27控制所述可控開 關(guān)模塊27,使得所述轉(zhuǎn)換電壓并網(wǎng)于所述電網(wǎng)，否則進(jìn)入下一個(gè)步驟；
[0066] (4)調(diào)控步驟：所述驅(qū)動(dòng)模塊27將所述相位角差通過(guò)PID運(yùn)算得到一個(gè)目標(biāo)頻 率，所述驅(qū)動(dòng)模塊27調(diào)整所述子頻率等于所述目標(biāo)頻率，且所述驅(qū)動(dòng)模塊27調(diào)整所述子電 壓等于所述母電壓，返回判斷步驟；
[0067] (5)功率控制步驟：驅(qū)動(dòng)模塊27根據(jù)微處理器4的指令，實(shí)時(shí)控制斬波模塊的占 空比，以控制功率輸出滿足電網(wǎng)的需求。
[0068] 其中所述功率控制步驟（5)，包括如下子步驟：
[0069] (51)微處理器同時(shí)收集來(lái)自風(fēng)機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)速米樣模塊、自動(dòng)發(fā)電量控制 (AGC)協(xié)調(diào)模塊、和氣象采集模塊的電機(jī)運(yùn)行狀況信息、電網(wǎng)信息和氣象信息；
[0070] (52)根據(jù)上述氣象信息和電機(jī)運(yùn)行狀況信息，預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率；
[0071] (53)根據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率和電網(wǎng)信息，確定電機(jī)發(fā)電計(jì)劃曲線；
[0072] (54)微處理器按照所述風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃曲線，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)控制并網(wǎng)發(fā)電 功率。
[0073] 前述的步驟（54)中，微處理器進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)有功控制和調(diào)節(jié)，具體為：微處理器將 自動(dòng)發(fā)電量控制（AGC)協(xié)調(diào)模塊的有功指令轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊，由驅(qū)動(dòng)模塊控制 斬波模塊來(lái)控制控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有功出力。
[0074] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng) 視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法，該方法基于如下系統(tǒng)運(yùn)行，該系統(tǒng)包 括： 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，其中該風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用雙饋電機(jī)； 風(fēng)機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)速采樣模塊，用于檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電壓、電流和轉(zhuǎn)速； 氣象信息采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集風(fēng)力發(fā)電機(jī)周邊氣象信息； 剎車卸能模塊，用于電機(jī)失速時(shí)剎車減速； 儲(chǔ)能模塊，包括蓄電池組，用于在未并網(wǎng)時(shí)，儲(chǔ)存電能； 微處理器，用于控制整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行； 并網(wǎng)電源逆變裝置，其用于將風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)至電網(wǎng)，所述并網(wǎng)電壓逆變裝置包括： 整流模塊，其可將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓整流為直流電壓； 斬波模塊，其可將所述直流電壓斬波為方波電壓； 正弦濾波模塊，其可將所述方波電壓濾波為正弦電壓； 變壓模塊，其可將所述正弦電壓變壓后輸出一個(gè)可輸入電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換電壓； 可控開關(guān)模塊，其可導(dǎo)通或截止輸入至電網(wǎng)的所述轉(zhuǎn)換電壓； 第一電壓測(cè)量模塊，其可測(cè)量電網(wǎng)的瞬時(shí)電壓，并輸出一個(gè)代表該瞬時(shí)電壓的第一電 壓信號(hào)； 第二電壓測(cè)量模塊，其可測(cè)量所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時(shí)電壓，并輸出一個(gè)代表該瞬時(shí)電壓 的第二電壓信號(hào)； 同期指示模塊，其可分別輸入電網(wǎng)的瞬時(shí)電壓和所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時(shí)電壓，且所述同 期指示模塊可輸出一個(gè)代表電網(wǎng)的電壓與所述轉(zhuǎn)換電壓同期的同期指示信號(hào)；和 驅(qū)動(dòng)模塊，其可輸入所述微處理器發(fā)出的指令、所述第一電壓信號(hào)、所述第二電壓信號(hào) 和所述同期指示信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)模塊可輸出一個(gè)用于控制輸出的所述方波電壓的頻率和脈 沖寬度的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)至所述斬波模塊，且所述驅(qū)動(dòng)模塊可輸出一個(gè)用于控制所述可控開 關(guān)模塊導(dǎo)通或截止的開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述可控開關(guān)模塊，以實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的同步并網(wǎng)，并根 據(jù)微處理器的指令輸出功率； 該基于發(fā)電功率和負(fù)載功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行控制方法還包括自動(dòng)發(fā)電量控制 (AGC)協(xié)調(diào)模塊，基于氣象信息和電網(wǎng)信息，預(yù)測(cè)和控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的發(fā)電功率，該 模塊包括： 電網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取單元，可從電網(wǎng)調(diào)度中心實(shí)時(shí)讀取電網(wǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)； 電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析單元，可對(duì)所述電網(wǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量判斷，判斷電網(wǎng)所處 的控制區(qū)間； 發(fā)電功率協(xié)調(diào)單元，由實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃獲得基點(diǎn)，并計(jì)算電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求，并按照協(xié)調(diào)控制 策略進(jìn)行調(diào)節(jié)功率分配，該發(fā)電功率協(xié)調(diào)單元與微處理器相連，并通過(guò)微處理器向并網(wǎng)電 源逆變裝置的驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出指令，以控制功率輸出； 該方法包括如下步驟： (1)獲取步驟：由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取所述轉(zhuǎn)換電壓的瞬時(shí)電壓值得到一個(gè)子電壓，由 所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取所述轉(zhuǎn)換電壓的相位角得到一個(gè)子相位角，由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取所述轉(zhuǎn) 換電壓的頻率得到一個(gè)子頻率，由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取電網(wǎng)電壓的瞬時(shí)電壓值得到一個(gè)母電 壓，由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取電網(wǎng)電壓的相位角得到一個(gè)母相位角，和由所述驅(qū)動(dòng)模塊獲取電 網(wǎng)電壓的頻率得到一個(gè)母頻率； (2) 計(jì)算步驟：由所述驅(qū)動(dòng)模塊計(jì)算所述子電壓與所述母電壓之差得到一個(gè)電壓差， 由所述驅(qū)動(dòng)模塊計(jì)算所述子相位角與所述母相位角之差得到一個(gè)相位角差，由所述驅(qū)動(dòng)模 塊計(jì)算所述子頻率與所述母頻率之差得到一個(gè)頻率差； (3) 判斷步驟：由所述驅(qū)動(dòng)模塊判斷是否收到所述同期指示信號(hào)，由所述驅(qū)動(dòng)模塊比 較所述頻率差的絕對(duì)值與一個(gè)預(yù)設(shè)頻率差，由所述驅(qū)動(dòng)模塊比較所述電壓差與一個(gè)預(yù)設(shè)電 壓差，若所述轉(zhuǎn)換電壓與電網(wǎng)電壓同期、所述頻率差的絕對(duì)值小于所述預(yù)設(shè)頻率差且所述 電壓差的絕對(duì)值小于所述預(yù)設(shè)電壓差，則所述驅(qū)動(dòng)模塊控制所述可控開關(guān)模塊，使得所述 轉(zhuǎn)換電壓并網(wǎng)于所述電網(wǎng)，否則進(jìn)入下一個(gè)步驟； (4) 調(diào)控步驟：所述驅(qū)動(dòng)模塊將所述相位角差通過(guò)PID運(yùn)算得到一個(gè)目標(biāo)頻率，所述驅(qū) 動(dòng)模塊調(diào)整所述子頻率等于所述目標(biāo)頻率，且所述驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整所述子電壓等于所述母電 壓，返回判斷步驟； (5) 功率控制步驟：驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)微處理器的指令，實(shí)時(shí)控制斬波模塊的占空比，以控 制功率輸出滿足電網(wǎng)的需求。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率控制步驟（5)，包括如下子步驟： (51) 微處理器同時(shí)收集來(lái)自風(fēng)機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)速采樣模塊、自動(dòng)發(fā)電量控制（AGC)協(xié) 調(diào)模塊、和氣象采集模塊的電機(jī)運(yùn)行狀況信息、電網(wǎng)信息和氣象信息； (52) 根據(jù)上述氣象信息和電機(jī)運(yùn)行狀況信息，預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率； (53) 根據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率和電網(wǎng)信息，確定電機(jī)發(fā)電計(jì)劃曲線； (54) 微處理器按照所述風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃曲線，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)控制并網(wǎng)發(fā)電功 率。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述電網(wǎng)信息包括：有功控制、無(wú)功電壓控 制指令，有功、無(wú)功/電壓控制投退指令，以及對(duì)相關(guān)限值的設(shè)置指令。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述氣象信息包括：氣象信息：風(fēng)速、風(fēng)向、 溫度、濕度、氣壓。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，前述的步驟（54)中，微處理器進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)有 功控制和調(diào)節(jié)，具體為：微處理器將自動(dòng)發(fā)電量控制（AGC)協(xié)調(diào)模塊的有功指令轉(zhuǎn)化為驅(qū) 動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊，由驅(qū)動(dòng)模塊控制斬波模塊來(lái)控制控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有功出力。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述協(xié)調(diào)控制策略包括緊急調(diào)節(jié)策略：當(dāng)電 網(wǎng)調(diào)節(jié)需求位于緊急區(qū)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)立即參與調(diào)節(jié)，使電網(wǎng)盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)，其中參 與調(diào)節(jié)表示該機(jī)組與其它可調(diào)機(jī)組同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求位于緊急區(qū)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī) 立即參與調(diào)節(jié)；如果不需要緊急調(diào)節(jié)，則判斷是否需要次緊急向下調(diào)節(jié)。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)電網(wǎng)不需要次緊急向下調(diào)節(jié)時(shí)，則判斷是 否需要次緊急向上調(diào)節(jié)，如果需要調(diào)節(jié)，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)參與向上調(diào)節(jié)；如果不需要次緊急向 上調(diào)節(jié)，繼續(xù)判斷是否需要正常向上調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104124710SQ201410393459
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】鄧亮戈, 周洪全, 鮮景潤(rùn), 李果 申請(qǐng)人:四川慧盈科技有限責(zé)任公司