一种海上风电机电耦合频率响应解析方法、系统及介质与流程

本发明涉及风电并网频率响应，尤其涉及一种海上风电机电耦合频率响应解析方法、系统及介质。

背景技术：

1、随着海上风电并网规模扩大，风电机组参与电网频率响应时需通过功率控制和转子动能释放对系统功率失衡进行支撑，准确表征风电机组内部机电动态是分析系统频率变化和整定调频参数的基础。现有技术如cn116093970a通过建立双馈风机频率响应模型并结合转速保护开展调频控制，cn115603334a通过系统频率响应模型分析风电机组下垂控制及频率动态特性。

2、然而，现有方案通常对风机机械功率、最大功率点跟踪控制、转子动能释放与响应功率之间的关系进行简化或分离处理，难以形成风电机组内部机电状态与系统频率之间的直接解析关系，导致系统频率响应模型不能准确反映调频过程中的功率衰减及恢复动态。因此，亟需一种能够计及风电机组内部机电耦合动态的系统频率解析建模方法。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种海上风电机电耦合频率响应解析方法、系统及介质，可有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种海上风电机电耦合频率响应解析方法，所述方法包括：

4、获取海上多并网受端风电系统的运行参数；

5、基于所述运行参数，建立用于表征功率扰动下系统频率变化的系统频率响应关系；

6、建立系统频率变化量、转子运动状态量与风电机组响应功率之间的机电耦合关系，并基于所述转子运动状态量构建风机机械功率的非线性参数化等效模型；

7、基于所述非线性参数化等效模型对所述机电耦合关系进行线性化处理，并消除所述转子运动状态量，获得所述风电机组响应功率与所述系统频率变化量之间的风电响应解析关系；

8、将所述风电响应解析关系代入所述系统频率响应关系，获得计及风电机组内部机电耦合动态的系统频率解析模型。

9、进一步地，所述运行参数包括系统参数、同步机组参数和风电机组参数；

10、所述系统参数包括同步机组功率占比、风电并网渗透率、系统等效惯量时间常数和负载阻尼系数；

11、所述系统频率响应关系包括系统频率变化量、系统扰动功率、同步机组响应功率和风电机组响应功率之间的耦合关系；

12、所述同步机组响应功率由保留再热动态环节的同步机组频率响应模型确定。

13、进一步地，所述转子运动状态量为风机转子机械角速度变化量；所述非线性参数化等效模型采用以风机转子机械角速度为自变量的函数表征风机机械功率；所述非线性参数化等效模型的模型参数根据风机叶轮参数、齿轮箱参数、发电机参数和实时风速确定。

14、进一步地，所述非线性参数化等效模型适用于风电机组运行于最大功率点跟踪模式且桨距角保持为零的风速工况，所述风电机组通过释放转子动能提供所述风电机组响应功率，且不采用减载运行方式或变桨备用方式。

15、进一步地，所述机电耦合关系耦合最大功率点跟踪控制、虚拟惯量控制和下垂控制；所述线性化处理包括忽略所述转子运动状态量的高阶项，并分别对最大功率点跟踪控制输出功率和由所述非线性参数化等效模型确定的等效机械功率进行线性化。

16、进一步地，获得风电响应解析关系，包括：

17、基于线性化处理后的所述机电耦合关系，确定所述转子运动状态量与所述系统频率变化量之间的第一解析关系；

18、基于转子动能释放过程，确定所述风电机组响应功率与所述转子运动状态量之间的第二解析关系；

19、将所述第一解析关系代入所述第二解析关系并消除所述转子运动状态量，获得所述风电响应解析关系。

20、进一步地，基于所述系统频率解析模型进行频率响应性能分析，包括：

21、将所述系统频率解析模型与忽略风电机组内部机电耦合动态的传统简化模型进行比较，确定系统频率最低点和频率恢复速率的偏差；

22、比较所述系统频率解析模型与所述传统简化模型对应的风电机组响应功率，确定调频过程中的有功出力衰减特性和反向吸收功率特性；

23、将所述系统频率解析模型与精细化仿真模型进行比较，确定频率下降速率、系统频率最低点和频率恢复轨迹的模型误差。

24、进一步地，基于所述系统频率解析模型对调频控制参数进行协同配置，包括：

25、改变虚拟惯量控制参数，确定所述虚拟惯量控制参数对扰动初期频率变化率、系统频率最低点和频率恢复超调量的影响；

26、改变下垂控制参数，确定所述下垂控制参数对频率下降速率、所述系统频率最低点和所述频率恢复超调量的影响；

27、根据所述虚拟惯量控制参数和所述下垂控制参数的影响，结合风电机组的可释放转子动能和转子转速安全约束，确定所述调频控制参数。

28、一种海上风电机电耦合频率响应解析系统，所述系统包括：

29、运行参数获取模块，获取海上多并网受端风电系统的运行参数；

30、频率响应构建模块，基于运行参数，建立用于表征功率扰动下系统频率变化的系统频率响应关系；

31、机电耦合等效模块，建立系统频率变化量、转子运动状态量与风电机组响应功率之间的机电耦合关系，并基于转子运动状态量构建风机机械功率的非线性参数化等效模型；

32、风电响应解析模块，基于非线性参数化等效模型对机电耦合关系进行线性化处理，并消除转子运动状态量，获得风电机组响应功率与系统频率变化量之间的风电响应解析关系；

33、系统频率解析模块，将风电响应解析关系代入系统频率响应关系，获得计及风电机组内部机电耦合动态的系统频率解析模型。

34、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现所述的海上风电机电耦合频率响应解析方法。

35、通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

36、通过获取海上多并网受端风电系统运行参数，依次构建系统频率响应关系和风电机组机电耦合关系，对风机机械功率进行非线性参数化等效及线性化处理并消除转子运动状态量，进而建立风电响应解析关系和计及风电机组内部机电耦合动态的系统频率解析模型，有效解决了现有风电频率响应模型忽略风电机组内部机电耦合动态而导致系统频率响应解析结果失真的问题。

37、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

1.一种海上风电机电耦合频率响应解析方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的海上风电机电耦合频率响应解析方法，其特征在于，所述运行参数包括系统参数、同步机组参数和风电机组参数；

3.根据权利要求1所述的海上风电机电耦合频率响应解析方法，其特征在于，所述转子运动状态量为风机转子机械角速度变化量；所述非线性参数化等效模型采用以风机转子机械角速度为自变量的函数表征风机机械功率；所述非线性参数化等效模型的模型参数根据风机叶轮参数、齿轮箱参数、发电机参数和实时风速确定。

4.根据权利要求1所述的海上风电机电耦合频率响应解析方法，其特征在于，所述非线性参数化等效模型适用于风电机组运行于最大功率点跟踪模式且桨距角保持为零的风速工况，所述风电机组通过释放转子动能提供所述风电机组响应功率，且不采用减载运行方式或变桨备用方式。

5.根据权利要求1所述的海上风电机电耦合频率响应解析方法，其特征在于，所述机电耦合关系耦合最大功率点跟踪控制、虚拟惯量控制和下垂控制；所述线性化处理包括忽略所述转子运动状态量的高阶项，并分别对最大功率点跟踪控制输出功率和由所述非线性参数化等效模型确定的等效机械功率进行线性化。

6.根据权利要求1所述的海上风电机电耦合频率响应解析方法，其特征在于，获得风电响应解析关系，包括：

7.根据权利要求1所述的海上风电机电耦合频率响应解析方法，其特征在于，基于所述系统频率解析模型进行频率响应性能分析，包括：

8.根据权利要求1所述的海上风电机电耦合频率响应解析方法，其特征在于，基于所述系统频率解析模型对调频控制参数进行协同配置，包括：

9.一种海上风电机电耦合频率响应解析系统，其特征在于，所述系统包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现如权利要求1-8中任一项所述的海上风电机电耦合频率响应解析方法。