發(fā)布時(shí)間：2022-01-03 16:59

　　針對(duì)以轉(zhuǎn)速為控制目標(biāo)的雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻問題,提出一種雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組與水泵水輪機(jī)協(xié)聯(lián)控制的一次調(diào)頻控制策略。建立水泵水輪機(jī)與雙饋感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,分析雙饋感應(yīng)電機(jī)根據(jù)水泵水輪機(jī)效率特性曲線進(jìn)行轉(zhuǎn)速尋優(yōu)的過程。分別在雙饋感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制和水泵水輪機(jī)的導(dǎo)葉開度控制中加入頻率控制器,將電網(wǎng)頻率的偏差整定為轉(zhuǎn)速和導(dǎo)葉開度的附加指令,并分析了頻率控制器參數(shù)對(duì)雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組調(diào)頻效果的影響。仿真結(jié)果表明,在頻率變化初期,通過雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,短時(shí)吸收或釋放能量,可減小頻率波動(dòng)的幅值;在頻率變化后期,通過水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度改變機(jī)械力矩,調(diào)整輸出功率,可減小頻率的穩(wěn)態(tài)偏差。 

【文章來源】：儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2020,9(06)CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1雙饋式可變速抽水蓄能系統(tǒng)拓?fù)銯ig.1Topologyofdoublyfedadjustablespeedpumpedstoragesystem

特性。這里采用由Demello等[17]提出的經(jīng)典IEEE非線性水泵水輪機(jī)模型。ìíh1=(yq1)2q1=1-hs-h1TWhs=fp(q12)Pm=Ath1(q1-qnl)(7)式中，h1為水頭相對(duì)值；y為導(dǎo)葉開度；q1為引水管道的水流量相對(duì)值；hs為水頭損失相對(duì)值；Tw為水流慣性時(shí)間常數(shù)；fp為水頭損失系數(shù)；Pm為水泵水輪機(jī)輸出的機(jī)械功率；At為比例系數(shù)；qnl為空載流量的相對(duì)值[13]。其數(shù)學(xué)模型如圖2所示。1.4機(jī)組轉(zhuǎn)速尋優(yōu)電網(wǎng)頻率處于正常水平時(shí)，為了使水泵水輪機(jī)在不同水頭和出力需求下，始終運(yùn)行于最高效率的轉(zhuǎn)速，選擇轉(zhuǎn)速作為DFASPSU的控制目標(biāo)，并通過調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度控制水泵水輪機(jī)的機(jī)械力矩，進(jìn)而控制輸出的有功功率。最優(yōu)轉(zhuǎn)速和導(dǎo)葉開度的擬合過程如下。首先根據(jù)DFASPSU的有功功率P指令和當(dāng)前水頭H，計(jì)算水泵水輪機(jī)的單位出力p1p1=PD12H3/2η1(8)式中，D1為水泵水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑；η1為雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組的發(fā)電功率。再根據(jù)水泵水輪機(jī)的最高出力曲線p1=f1(q1)=9.81q1η2max，擬合出水輪機(jī)單位出力p1所對(duì)應(yīng)的單位流量q1；在最高效率曲線η2max=f2(q1)上查找單位流量q1對(duì)應(yīng)的水泵水輪機(jī)效率η2max；根據(jù)效率峰頂曲線n1=f3(q1)|η2=η2max查找單位流量q1和水泵水輪機(jī)效率η2max對(duì)應(yīng)的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n1[18]。此時(shí)，雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組的最優(yōu)轉(zhuǎn)速nr為nr=n1HD1(9)圖2水泵水輪機(jī)數(shù)學(xué)模型Fig.2Mathemat

△ωc為同步旋轉(zhuǎn)角速度增量，且△ωc=2π△f。對(duì)上式做進(jìn)一步變換得到JS=JD[(ω0+Δω0)2-ω02][(ωs+Δωs)2-ωs2]≈JDω0Δω02πωsΔf(15)進(jìn)一步地Δω0=2πΔn060=π30(kp1dfdt+kp2Δf)(16)結(jié)合式(15)、(16)可知，DFASPSU提供頻率支撐的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可根據(jù)頻率控制器的比例系數(shù)整定得到。綜合上述分析，提出的參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組控制策略如圖4所示。3仿真分析為了驗(yàn)證本文所提控制策略有效性，在MATLAB/SIMULINK中搭建了如圖5所示的仿真系統(tǒng)，模擬DFASPSU轉(zhuǎn)速尋優(yōu)和參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的過程。該系統(tǒng)包括一臺(tái)火力發(fā)電機(jī)組G(容量為400kVA)、一臺(tái)雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組(容量為200kVA)和一臺(tái)集中有功負(fù)荷L(容量為600kVA)，系統(tǒng)的額定頻率為50Hz。除電網(wǎng)頻率外，其余仿真結(jié)果均采用標(biāo)幺值，并選取各物理量的額定值作為基值。3.1突增負(fù)荷仿真仿真模擬過程為：（1）t0～t1：雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組從零速開始啟動(dòng)；（2）t1～t2：定子并網(wǎng)；（3）t2～t3：最優(yōu)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；（4）t3～t5：參與電網(wǎng)一次調(diào)頻。仿真得到的電網(wǎng)頻率、DFASPSU轉(zhuǎn)速、水泵水輪機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩、DFASPSU輸出有功功率波形如圖6～9所示。t0時(shí)刻起，DFASPSU在水泵水輪機(jī)的拖動(dòng)下從零速開始上升，t1時(shí)刻轉(zhuǎn)速達(dá)到同步速，然后進(jìn)行軟并網(wǎng)；t2時(shí)刻并網(wǎng)成功；t2～t3時(shí)間段內(nèi)，DFASPSU根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)出力需求和水頭工作在最

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本文編號(hào)：3566636