一种变速抽蓄机组快速转速模式的频率控制方法及装置与流程

本技术涉及变速抽水蓄能辅助电网频率调节控制，更具体地说，它涉及一种变速抽蓄机组快速转速模式的频率控制方法及装置。

背景技术：

1、变速抽水蓄能机组，即变速抽蓄机组，该机组可在多工况保持最优效率运行，具备响应速度快、调节范围宽、抽水功率可调的性能优势。

2、当前的变速抽水蓄能机组主要是定速抽蓄，当变速抽水蓄能机组处于水泵工况下只能以额定功率抽水，不具备一次调频能力，目前变速抽水蓄能机组主要有交流励磁型变速抽水蓄能机组(双馈式)和全功率型变速抽水蓄能机组两类。当前我国仅有春厂坝一台全功率抽蓄机组投运，机组尚不具备辅助电网进行功率和频率主动支撑能力。随着新能源入网规模增大，电网频率调节需求迫切，而全功率的变速抽蓄机组调节性能优秀，抽水工况下其也具备辅助电网频率调节的优势和能力，但尚缺乏相关频率调节控制方法。

3、因此如何利用变速抽水蓄能机组实现在快速转速模式下主动支撑电网频率调节，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种变速抽蓄机组快速转速模式的频率控制方法及装置，本技术解决了现有技术中的变速抽蓄机组无法实现在快速转速模式下主动支撑电网频率调节的问题。

2、本技术的第一方面，提供了一种变速抽蓄机组快速转速模式的频率控制方法，方法包括：

3、在检测到变速抽蓄机组处于发电工况且运行于快速转速模式时，根据电网的实际频率与额定频率，确定出电网的频率偏差；其中，快速转速模式是指机侧变流器控制变速抽蓄机组的转速变化；

4、在电网的频率偏差不处于变速抽蓄机组的频率调节死区的范围时，对频率偏差依次执行频率调节死区和功率偏差调节，得到一次调频功率调整量；

5、根据实际频率的变化曲线计算出实际频率的变化率；

6、结合变化率、一次调频功率调整量以及频率偏差，控制变速抽蓄机组的转子执行动能调节策略，以调节电网的频率。

7、在本技术的第一方面的一种实现方式中，结合变化率、一次调频功率调整量以及频率偏差，控制变速抽蓄机组的转子执行动能调节策略，具体为：

8、预设转子动能调节支撑的时间，根据一次调频功率调整量和转子动能调节支撑的时间，计算出通过转子转速调节释放或吸收的目标调整量；

9、获取变速抽蓄机组的运行转速范围，根据运行转速范围计算变速抽蓄机组在当前运行工况下可释放或吸收的最大转子动能；

10、当变化率大于等于预设的变化率阈值，且频率偏差的绝对值大于预设的频率偏差阈值时，结合目标调整量和最大转子动能，控制变速抽蓄机组的转子执行动能调节策略。

11、在本技术的第一方面的一种实现方式中，结合目标调整量和最大转子动能，控制变速抽蓄机组的转子执行动能调节策略，包括：

12、在目标调整量和最大转子动能符合第一预设条件时，转子动能释放调节对应的目标转速为变速抽蓄机组允许长期运行的最低转速；

13、在目标调整量和最大转子动能符合第二预设条件时，转子动能释放调节对应的目标转速为变速抽蓄机组允许长期运行的最高转速；

14、在目标调整量和最大转子动能符合第三预设条件时，结合初始转速、变速抽蓄机组在当前运行工况下的初始转子动能和目标调整量，计算转子动能释放调节对应的目标转速；

15、机侧变流器叠加对应预设条件下的目标转速，实现转子动能释放控制；

16、其中，第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件不同。

17、在本技术的第一方面的一种实现方式中，第一预设条件为：目标调整量大于零，且最大转子动能小于等于目标调整量；

18、第二预设条件为：目标调整量小于零，且最大转子动能小于等于目标调整量；

19、第三预设条件为，最大转子动能的绝对值大于目标调整量的绝对值，且目标转速为变速抽蓄机组允许长期运行的最低转速。

20、在本技术的第一方面的一种实现方式中，计算转子动能释放调节对应的目标转速的计算式为：其中，n0为初始转速，ek0为变速抽蓄机组在当前运行工况下的初始转子动能，δpt为通过转子转速调节释放或吸收的目标调整量，nref为转子动能释放调节对应的目标转速。

21、在本技术的第一方面的一种实现方式中，所述方法还包括：当变化率大于等于预设的变化率阈值，且频率偏差的绝对值大于预设的频率偏差阈值时，根据实际频率与额定频率的大小关系，下发导叶开度附加调节指令至调速器，利用变速抽蓄机组的水锤效应导致的功率反调控制，为变速抽蓄机组提供短时功率支撑。

22、在本技术的第一方面的一种实现方式中，所述方法还包括：当变化率小于预设的变化率阈值，控制变速抽蓄机组启动一次调频策略。

23、在本技术的第一方面的一种实现方式中，控制变速抽蓄机组启动一次调频策略，具体为：在频率偏差不处于变速抽蓄机组的频率调节死区的范围内，由调速器依次执行变速抽蓄机组的频率调节死区和比例积分调节，得到变速抽蓄机组的功率调节量，将功率调节量与变速抽蓄机组的功率控制参考值叠加，实现变速抽蓄机组的一次调频控制；

24、在一次调频控制过程中，变速抽蓄机组转速保持在与一次调频控制前的转速，在一次调频控制过程结束后，机侧变流器叠加变速抽蓄机组运行的目标转速，变速抽蓄机组恢复至最优效率控制。

25、在本技术的第一方面的一种实现方式中，在变速抽蓄机组执行转子执行动能调节策略过程中，控制电网的水电机组和/或火电机组的调频策略与变速抽蓄机组的频率调节死区进行配合，其中，配合的策略为变速抽蓄机组的频率调节死区小于火电机组的电网频率调节死区，火电机组的电网频率调节死区小于水电机组的电网频率调节死区。

26、本技术的第二方面，提供了一种变速抽蓄机组快速转速模式的频率控制装置，装置包括：

27、模式检测模块，用于在检测到变速抽蓄机组处于发电工况且运行于快速转速模式时，根据电网的实际频率与额定频率，确定出电网的频率偏差；其中，快速转速模式是指机侧变流器控制变速抽蓄机组的转速变化；

28、功率调整量确定模块，用于在电网的频率偏差不处于变速抽蓄机组的频率调节死区的范围时，对频率偏差依次执行频率调节死区和功率偏差调节，得到一次调频功率调整量；

29、频率变化率计算模块，用于根据实际频率的变化曲线计算出实际频率的变化率；

30、转子控制模块，用于结合变化率、一次调频功率调整量以及频率偏差，控制变速抽蓄机组的转子执行动能调节策略，以调节电网的频率。

31、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

32、本技术针对电网的频率调节需求，提出一种适用于全功率变速抽蓄机组在快速转速模式下转子动能调节与反调功率调节辅助电网调频、一次调频控制及与电网现有一次调频策略配合的控制方法。其核心在于，当变速抽蓄机组处于发电工况且运行于快速转速模式，电网需要全功率变速抽蓄机组辅助调节时，机组首先进行快速转速调节，利用转子动能进行短时频率支撑；同时配合调速器的导叶开度调节，利用水锤效应导致的功率反调现象进行短时频率支撑，后续再辅助进行一次调频控制，同时变速抽蓄机组的控制还考虑与电网现有水、火电机组调频策略的协调配合。综上，本技术为全功率的变速抽蓄机组主动调频控制提供了技术手段，可在保证变速抽蓄机组运行安全的前提下，发挥变速抽蓄机组的频率调节能力，为电网提供频率支持。