本发明涉及新能源发电控制技术领域技术领域，尤其是涉及分布式发电虚拟同步机控制方法和系统。
背景技术：
风电等分布式发电产生的电能需通过逆变技术转化为工频交流电，但若直接并网，则会对电网及所带负载产生较大的冲击，影响安全稳定运行，因此负载也是机组并网过程中需要考虑的问题。虚拟发电技术则通过改善逆变器的特性，实现了vsg作为独立电源带载运行和平滑接入电网的功能。与传统的逆变器控制方法相比，虚拟同步发电机技术可以使逆变电源对外表现出同步发电机的特性，如何利用虚拟同步机技术实现风电调频则是现有技术中亟待解决的客观问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供分布式发电虚拟同步机控制方法和系统，可以弥补风机在调频能力方面的不足，采用转动惯量与转速联合调节使得风机在输出功率上实现一次调频，在一定程度上考虑负载运行造成的影响，有利于风机的并网和电力系统的安全稳定运行。
第一方面，本发明实施例提供了分布式发电虚拟同步机控制方法，包括：
获取基本负荷信息和风机运行状态信息；
根据所述基本负荷信息设定负荷重要程度；
根据所述风机运行状态信息对含虚拟同步机技术的风电机组的电力系统等效惯性时间常数进行计算；
根据所述等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量，并根据所述负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划；
根据所述减载计划对风机进行调频控制。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述基本负荷信息包括负荷量、负荷类型和负荷所处地点，所述负荷重要程度包括一级重要、二级重要和三级重要，所述减载计划包括减载地点。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量包括：
根据所述等效惯性时间常数计算电网的实时有功缺额；
根据所述一次调频模型计算所述有功调整量，其中，所述一次调频模型为电力系统动态等值参数聚合模型。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述减载计划对风机进行调频控制包括：
对并网前风电机组与电网的虚拟电压差和虚拟电流进行计算；
调节虚拟同步电机的磁通、偏移角和角速度；
计算虚拟同步电机的输出电压和频率，并控制所述输出电压和频率与电网同步。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述根据所述基本负荷信息设定负荷重要程度包括：
根据所述负荷重要程度设定负荷的综合权重；
利用熵值法对所述综合权重进行计算；
结合topsis法，根据所述综合权重计算结果对负荷进行重要性排序。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据所述负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划包括：
根据功率缺额的动态计算值对扰动的严重程度进行分类；
根据扰动分类类型采取相应的控制策略，当为严重扰动或故障时，则采用多阶段减载。
第二方面，本发明提供了分布式发电虚拟同步机控制系统，包括：
获取单元，用于获取基本负荷信息和风机运行状态信息；
设定单元，用于根据所述基本负荷信息设定负荷重要程度；
第一计算单元，用于根据所述风机运行状态信息对含虚拟同步机技术的风电机组的电力系统等效惯性时间常数进行计算；
第二计算单元，用于根据所述等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量，并根据所述负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划；
控制单元，用于根据所述减载计划对风机进行调频控制。
本发明提供了分布式发电虚拟同步机控制方法和系统，包括：获取基本负荷信息和风机运行状态信息；根据基本负荷信息设定负荷重要程度；根据风机运行状态信息对含虚拟同步机技术的风电机组的电力系统等效惯性时间常数进行计算；根据等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量，并根据负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划；根据减载计划对风机进行调频控制。本发明可以弥补风机在调频能力方面的不足，采用转动惯量与转速联合调节使得风机在输出功率上实现一次调频，在一定程度上考虑负载运行造成的影响，有利于风机的并网和电力系统的安全稳定运行。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的分布式发电虚拟同步机控制方法流程图；
图2为本发明实施例提供的步骤s105的方法流程图；
图3为本发明实施例提供的分布式发电虚拟同步机控制系统示意图。
图标：10-获取单元；20-设定单元；30-第一计算单元；40-第二计算单元；50-控制单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
风电等分布式发电产生的电能需通过逆变技术转化为工频交流电，但若直接并网，则会对电网及所带负载产生较大的冲击，影响安全稳定运行，因此负载也是机组并网过程中需要考虑的问题。虚拟发电技术则通过改善逆变器的特性，实现了vsg作为独立电源带载运行和平滑接入电网的功能。与传统的逆变器控制方法相比，虚拟同步发电机技术可以使逆变电源对外表现出同步发电机的特性，如何利用虚拟同步机技术实现风电调频则是现有技术中亟待解决的客观问题。
基于此，本发明实施例提供了分布式发电虚拟同步机控制方法和系统，实现了对风机调频性能的控制，弥补了风机缺乏功率和频率调节能力的问题，有效促进新能源并网，提高利用效率。
实施例一：
图1为本发明实施例提供的分布式发电虚拟同步机控制方法流程示意图。
参照图1，分布式发电虚拟同步机控制方法包括：
步骤s101，获取基本负荷信息和风机运行状态信息；
步骤s102，根据基本负荷信息设定负荷重要程度；
步骤s103，根据风机运行状态信息对含虚拟同步机技术的风电机组的电力系统等效惯性时间常数进行计算；
步骤s104，根据等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量，并根据负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划；
步骤s105，根据减载计划对风机进行调频控制。
根据本发明的实例性实施例，基本负荷信息包括负荷量、负荷类型和负荷所处地点，负荷重要程度包括一级重要、二级重要和三级重要，减载计划包括减载地点。
根据本发明的实例性实施例，步骤s104包括：
根据等效惯性时间常数计算电网的实时有功缺额；
根据一次调频模型计算有功调整量，其中，一次调频模型为电力系统动态等值参数聚合模型。
根据本发明的实例性实施例，参照图2，步骤s105包括：
步骤s201，对并网前风电机组与电网的虚拟电压差和虚拟电流进行计算；
步骤s202，调节虚拟同步电机的磁通、偏移角和角速度；
步骤s203，计算虚拟同步电机的输出电压和频率，并控制输出电压和频率与电网同步。
根据本发明的实例性实施例，步骤s102包括：
负荷重要程度为负荷的综合权重；
利用熵值法对综合权重进行计算；
结合topsis法，根据综合权重计算结果对负荷进行重要性排序。
具体地，topsis法用于根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序的方法，是在现有的对象中进行相对优劣的评价。它是一种逼近于理想解的排序法，该方法只要求各效用函数具有单调递增(或递减)性就行。topsis法是多目标决策分析中一种常用的有效方法，又称为优劣解距离法。topsis法其中“理想解”和“负理想解”是topsis法的两个基本概念。所谓理想解是一设想的最优的解(方案)，它的各个属性值都达到各备选方案中的最好的值；而负理想解是一设想的最劣的解(方案)，它的各个属性值都达到各备选方案中的最坏的值。方案排序的规则是把各备选方案与理想解和负理想解做比较，若其中有一个方案最接近理想解，而同时又远离负理想解，则该方案是备选方案中最好的方案。通过该种原理，本方案将计算得到的权重和已知的基本负荷信息带入到topsis法构建的模型中，即可得到各个负荷聚合的重要性排序。
根据本发明的实例性实施例，根据负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划包括：
根据功率缺额的动态计算值对扰动的严重程度进行分类；
根据扰动分类类型采取相应的控制策略，当为严重扰动或故障时，则采用多阶段减载。
具体地，本发明实施例提供的多阶段减载策略为计及电压稳定的自适应协调减载策略。根据功率缺额的动态计算值，则可以对严重程度进行分类。分类的方法有多种，包括，但不限于聚类分析法。针对分类后的各种扰动类型，具有针对性地进行相应的控制措施。对于比较严重的故障或者大扰动，则可以采用多阶段的减载措施，先基于各负荷母线的频率调节效应来进行选址定容，在应用有功网损灵敏度来获取电压薄弱区域信息，计及延时后的减载。若发生一般故障，则直接进行后一阶段的减载过程。
因此，这样整套调频控制策略通过动态计算功率缺额对故障扰动的严重程度进行分类，有针对性地实施不同的控制措施，能够很好地兼顾频率稳定和电压稳定。在严重故障情况下，进行多阶段的减载，在一般故障的情况下，进行单阶段减载，频率稳定的调整具有更强的针对性。
本发明提供了分布式发电虚拟同步机控制方法和系统，包括：获取基本负荷信息和风机运行状态信息；根据基本负荷信息设定负荷重要程度；根据风机运行状态信息对含虚拟同步机技术的风电机组的电力系统等效惯性时间常数进行计算；根据等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量，并根据负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划；根据减载计划对风机进行调频控制。本发明可以弥补风机在调频能力方面的不足，采用转动惯量与转速联合调节使得风机在输出功率上实现一次调频，在一定程度上考虑负载运行造成的影响，有利于风机的并网和电力系统的安全稳定运行。
实施例二：
图3为本发明实施例提供的分布式发电虚拟同步机控制系统示意图。
参照图3，分布式发电虚拟同步机控制系统包括：
获取单元10，用于获取基本负荷信息和风机运行状态信息；
设定单元20，用于根据基本负荷信息设定负荷重要程度；
第一计算单元30，用于根据风机运行状态信息对含虚拟同步机技术的风电机组的电力系统等效惯性时间常数进行计算；
第二计算单元40，用于根据等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量，并根据负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划；
控制单元50，用于根据减载计划对风机进行调频控制。
需要说明的是，本发明实施例提供的分布式发电虚拟同步机控制系统，与上述实施例提供的分布式发电虚拟同步机控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
1.一种分布式发电虚拟同步机控制方法，其特征在于，包括：
获取基本负荷信息和风机运行状态信息；
根据所述基本负荷信息设定负荷重要程度；
根据所述风机运行状态信息对含虚拟同步机技术的风电机组的电力系统等效惯性时间常数进行计算；
根据所述等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量，并根据所述负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划；
根据所述减载计划对风机进行调频控制。
2.根据权利要求1所述的分布式发电虚拟同步机控制方法，其特征在于，所述基本负荷信息包括负荷量、负荷类型和负荷所处地点，所述负荷重要程度包括一级重要、二级重要和三级重要，所述减载计划包括减载地点。
3.根据权利要求2所述的分布式发电虚拟同步机控制方法，其特征在于，所述根据所述等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量包括：
根据所述等效惯性时间常数计算电网的实时有功缺额；
根据所述一次调频模型计算所述有功调整量，其中，所述一次调频模型为电力系统动态等值参数聚合模型。
4.根据权利要求2所述的分布式发电虚拟同步机控制方法，其特征在于，所述根据所述减载计划对风机进行调频控制包括：
对并网前风电机组与电网的虚拟电压差和虚拟电流进行计算；
调节虚拟同步电机的磁通、偏移角和角速度；
计算虚拟同步电机的输出电压和频率，并控制所述输出电压和频率与电网同步。
5.根据权利要求2所述的分布式发电虚拟同步机控制方法，其特征在于，所述根据所述基本负荷信息设定负荷重要程度包括：
根据所述负荷重要程度设定负荷的综合权重；
利用熵值法对所述综合权重进行计算；
结合topsis法，根据所述综合权重计算结果对负荷进行重要性排序。
6.根据权利要求2所述的分布式发电虚拟同步机控制方法，其特征在于，所述根据所述负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划包括：
根据功率缺额的动态计算值对扰动的严重程度进行分类；
根据扰动分类类型采取相应的控制策略，当为严重扰动或故障时，则采用多阶段减载。
7.一种分布式发电虚拟同步机控制系统，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取基本负荷信息和风机运行状态信息；
设定单元，用于根据所述基本负荷信息设定负荷重要程度；
第一计算单元，用于根据所述风机运行状态信息对含虚拟同步机技术的风电机组的电力系统等效惯性时间常数进行计算；
第二计算单元，用于根据所述等效惯性时间常数和一次调频模型计算风电场的有功缺额和有功调整量，并根据所述负荷重要程度制定含自适应减载策略的减载计划；
控制单元，用于根据所述减载计划对风机进行调频控制。
技术总结