權(quán)利要求書： 1.一種雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1)采集實(shí)時(shí)風(fēng)速，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)頻率偏差信號(hào)Δf進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；

步驟2)在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子有功控制器中加入自定義變下垂特性單元，通過所述自定義變下垂特性單元整定不同風(fēng)速下雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的下垂控制調(diào)差系數(shù)；

步驟3)基于灰狼優(yōu)化算法優(yōu)化下垂控制的調(diào)差系數(shù)，使得雙饋風(fēng)機(jī)能根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速自動(dòng)選擇最優(yōu)的下垂控制調(diào)差系數(shù)；

步驟4)根據(jù)所述電網(wǎng)頻率偏差信號(hào)Δf、整定優(yōu)化后的下垂控制調(diào)差系數(shù)得出額外有功功率增量并根據(jù)所述有功功率增量參與調(diào)頻；

所述步驟3)中基于灰狼優(yōu)化算法優(yōu)化下垂控制的調(diào)差系數(shù)具體包括如下步驟：步驟3?

1)針對(duì)不同風(fēng)速，基于調(diào)差系數(shù)公式隨機(jī)定義生成一組灰狼群，參見式(3)，該步驟用到灰狼優(yōu)化算法中最初始的尋找局部可能最優(yōu)解范圍；

其中， 是灰狼個(gè)體與獵物之間的距離，t是迭代次數(shù)，和 是系數(shù)向量， 是獵物經(jīng)t次迭代的位置， 是灰狼經(jīng)t次迭代的位置；

步驟3?2)控制要求優(yōu)化后的目標(biāo)函數(shù)在約束條件內(nèi)最小，以達(dá)到最佳的功率點(diǎn)追蹤，根據(jù)式(4)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)：其中，f(x)為頻率超調(diào)量，Δfmax為頻率響應(yīng)過程中最大頻率偏差量；

根據(jù)式(5)至式(12)構(gòu)建所述目標(biāo)函數(shù)的約束條件為：vin＜v＜vout(5)式中，v為風(fēng)速，vin為切入風(fēng)速，vout為切出風(fēng)速；

Δf0≤0.2Hz(6)式中，Δf0為頻率偏差允許值；

ωmin≤ωref≤ωmax(7)式中，ωmin為轉(zhuǎn)速的最小值，ωref為轉(zhuǎn)速參考值，ωmax為轉(zhuǎn)速的最大值；

βmin≤βref≤βmax(8)式中，βmin為槳距角的最小值，βref為槳距角參考值，βmax為槳距角的最大值；

式中，Pm為雙饋風(fēng)機(jī)的機(jī)械功率，Cp為風(fēng)能捕獲系數(shù)，Cp，max為最大風(fēng)功率追蹤時(shí)的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)，vn為額定風(fēng)速；

式中，ωr為轉(zhuǎn)速；

式中，PG為雙饋風(fēng)機(jī)的輸出功率，KC為MPPT系數(shù)，ωr,n為額定轉(zhuǎn)速；

式中，f為頻率，t'為時(shí)間，該約束條件確保頻率響應(yīng)過程不會(huì)出現(xiàn)頻率二次跌落；

根據(jù)式(13)聯(lián)立方程，基于灰狼優(yōu)化算法，尋找對(duì)應(yīng)風(fēng)速下最優(yōu)的調(diào)差系數(shù)，使得頻率超調(diào)量f(x)在各約束條件的約束下最?。?br>
步驟3?3)根據(jù)式(14)構(gòu)建廣義目標(biāo)函數(shù)F(x)：F(x)＝f(x)+δ(t)H(x)(14)式中，f(x)為原目標(biāo)函數(shù)，δ(t)H(x)為懲罰項(xiàng)，δ(t)為懲罰力度，H(x)為懲罰因子；步驟

3?4)分別計(jì)算每個(gè)灰狼個(gè)體的所有約束條件的懲罰因子，并根據(jù)式(14)計(jì)算每個(gè)灰狼個(gè)體的適應(yīng)度值，記錄最優(yōu)適應(yīng)度值及對(duì)應(yīng)位置；

步驟3?5)判斷懲罰因子H(x)是否達(dá)到精度要求或是否達(dá)到最大迭代次數(shù)，若是則算法結(jié)束，輸出最優(yōu)解；否則，執(zhí)行步驟3?6)；

步驟3?6)將適應(yīng)度值排列前三位的灰狼個(gè)體位置分別記為 作為決策層，按照式(15)計(jì)算其他個(gè)體與 的距離，并根據(jù)式(16)?(17)更新每個(gè)灰狼個(gè)體的位置，重新返回步驟3?4)；

式中 分別表示α，β和δ與狼群中其他個(gè)體的距離； 分別表示α，β和δ的當(dāng)前位置； 為系數(shù)向量，t為迭代次數(shù)；

式(16)分別定義了狼群中ω個(gè)體朝α，β和δ前進(jìn)的方向和距離，式(17)表示狼群中ω個(gè)體的最終位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法，其特征在于，所述步驟2)中自定義變下垂特性單元根據(jù)式(1)完成雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的下垂控制調(diào)差系數(shù)的整定，式(1)中，Δf0為頻率偏差允許值，設(shè)為0.2Hz，fN為電網(wǎng)額定頻率50Hz，Pdel’為風(fēng)電場中n臺(tái)雙饋風(fēng)機(jī)減載的總儲(chǔ)備功率，PWN為風(fēng)電場的額定有功功率；

根據(jù)式(2)計(jì)算風(fēng)電場中n臺(tái)雙饋風(fēng)機(jī)減載的總儲(chǔ)備功率Pdel：式中，Pdel為單臺(tái)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)減載的儲(chǔ)備功率，ρ為空氣密度，d為減載系數(shù)，Cp，max為最大風(fēng)功率追蹤時(shí)的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)，v為風(fēng)速。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法，其特征在于，所述步驟3?1)中系數(shù)通過如式(18)計(jì)算：式中，在迭代過程中從2線性遞減至0， 和 分別是[0,1]內(nèi)的隨機(jī)向量。

說明書： 一種雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法。背景技術(shù)[0002] 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成熟、建設(shè)周期短、成本較低已逐漸成為世界各國大力發(fā)展的新能源之一。風(fēng)電場作為可再生能源，雖然在節(jié)能減排、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)方面具有一定價(jià)值，但自然界的風(fēng)具有不穩(wěn)定性，風(fēng)速時(shí)大時(shí)小，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和不可控性。因此風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)勢必會(huì)對(duì)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定方面造成很大影響。[0003] 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)型。由于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與電網(wǎng)間通過變換器相連，使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率完全解耦，不能響應(yīng)系統(tǒng)頻率的變化。因此，大規(guī)模風(fēng)電并入電網(wǎng)后將導(dǎo)致系統(tǒng)的調(diào)頻能力減弱，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并且，風(fēng)電機(jī)組的調(diào)頻能力與其當(dāng)前風(fēng)速緊密相關(guān)，在低風(fēng)速段，風(fēng)電機(jī)組的減載備用較少，調(diào)頻能力有限，若過分利用風(fēng)電機(jī)組減載備用能量和轉(zhuǎn)子動(dòng)能將容易導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失速退出運(yùn)行；而在高風(fēng)速的情況下，風(fēng)電機(jī)組的減載備用比較充足，可提供的調(diào)頻功率多，調(diào)頻能力較強(qiáng)。[0004] 目前，一些國內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)基于變下垂控制系數(shù)雙饋風(fēng)力機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的控制方法進(jìn)行了研究。但是，在現(xiàn)有研究中，有的忽略了自然風(fēng)的脈動(dòng)性和不確定性，只在固定風(fēng)速下進(jìn)行仿真驗(yàn)算。有的方法并未考慮到雙饋風(fēng)電機(jī)組自身的控制規(guī)律，僅簡單采用固定下垂系數(shù)。若下垂系數(shù)設(shè)定偏小，將導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組過度響應(yīng)，造成系統(tǒng)頻率二次跌落；若下垂系數(shù)設(shè)定偏大，將無法充分發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組的頻率響應(yīng)能力。有的只是選取少數(shù)風(fēng)速點(diǎn)，求得對(duì)應(yīng)風(fēng)速下調(diào)差系數(shù)的值，通過所得數(shù)據(jù)擬合成變下垂控制曲線，控制精度不足，仍有很大提升空間。發(fā)明內(nèi)容[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決由少量數(shù)據(jù)擬合成下垂控制曲線，控制精度不足、因調(diào)差系數(shù)設(shè)定過小，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組過度響應(yīng)造成頻率二次跌落以及因調(diào)差系數(shù)設(shè)置過大，導(dǎo)致無法充分發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組的頻率響應(yīng)能力的問題，本發(fā)明提出了雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法，具體由以下方案實(shí)施：[0006] 所述雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法，包括如下步驟：[0007] 步驟1)采集實(shí)時(shí)風(fēng)速，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)頻率偏差信號(hào)Δf進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；[0008] 步驟2)在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子有功控制器中加入自定義變下垂特性單元，通過所述自定義變下垂特性單元整定不同風(fēng)速下雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的下垂控制調(diào)差系數(shù)；[0009] 步驟3)基于灰狼優(yōu)化算法優(yōu)化下垂控制的調(diào)差系數(shù)，使得雙饋風(fēng)機(jī)能根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速自動(dòng)選擇最優(yōu)的下垂控制調(diào)差系數(shù)；[0010] 步驟4)根據(jù)所述電網(wǎng)頻率偏差信號(hào)Δf、整定優(yōu)化后的下垂控制調(diào)差系數(shù)得出額外有功功率增量并根據(jù)所述有功功率增量參與調(diào)頻。[0011] 所述雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述步驟2)中自定義變下垂特性單元根據(jù)式(1)完成雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的下垂控制調(diào)差系數(shù)的整定，[0012][0013] 式(1)中，Δf0為頻率偏差允許值，設(shè)為0.2Hz，fN為電網(wǎng)額定頻率50Hz，Pdel’為風(fēng)電場中n臺(tái)雙饋風(fēng)機(jī)減載的總儲(chǔ)備功率，PWN為風(fēng)電場的額定有功功率；[0014] 根據(jù)式(2)計(jì)算風(fēng)電場中n臺(tái)雙饋風(fēng)機(jī)減載的總儲(chǔ)備功率Pdel'：[0015][0016] 式中，Pdel為單臺(tái)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)減載的儲(chǔ)備功率，ρ為空氣密度，d為減載系數(shù)，Cp，max為最大風(fēng)功率追蹤時(shí)的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)，v為風(fēng)速。[0017] 所述雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述步驟3)中基于灰狼優(yōu)化算法優(yōu)化下垂控制的調(diào)差系數(shù)具體包括如下步驟：[0018] 步驟3?1)針對(duì)不同風(fēng)速，基于調(diào)差系數(shù)公式隨機(jī)定義生成一組灰狼群，參見式(3)，該步驟用到灰狼優(yōu)化算法中最初始的尋找局部可能最優(yōu)解范圍；[0019][0020][0021] 其中， 是灰狼個(gè)體與獵物之間的距離，t是迭代次數(shù)，和 是系數(shù)向量， 是獵物經(jīng)t次迭代的位置， 是灰狼經(jīng)t次迭代的位置；[0022] 步驟3?2)控制要求優(yōu)化后的目標(biāo)函數(shù)在約束條件內(nèi)最小，以達(dá)到最佳的功率點(diǎn)追蹤，根據(jù)式(4)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)：[0023][0024] 其中，f(x)為頻率超調(diào)量，Δfmax為頻率響應(yīng)過程中最大頻率偏差量；[0025] 根據(jù)式(5)至式(12)構(gòu)建所述目標(biāo)函數(shù)的約束條件為：[0026] vin＜v＜vout(5)[0027] 式中，v為風(fēng)速，vin為切入風(fēng)速，vout為切出風(fēng)速；[0028] Δf0≤0.2Hz(6)[0029] 式中，Δf0為頻率偏差允許值；[0030] ωmin≤ωref≤ωmax(7)[0031] 式中，ωmin為轉(zhuǎn)速的最小值，ωref為轉(zhuǎn)速參考值，ωmax為轉(zhuǎn)速的最大值；[0032] βmin≤βref≤βmax(8)[0033] 式中，βmin為槳距角的最小值，βref為槳距角參考值，βmax為槳距角的最大值；[0034][0035] 式中，Pm為雙饋風(fēng)機(jī)的機(jī)械功率，Cp為風(fēng)能捕獲系數(shù)，Cp，max為最大風(fēng)功率追蹤時(shí)的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)，vn為額定風(fēng)速；[0036][0037] 式中，ωr為轉(zhuǎn)速；[0038][0039] 式中，PG為雙饋風(fēng)機(jī)的輸出功率，KC為MPPT系數(shù)，ωr,n為額定轉(zhuǎn)速；[0040][0041] 式中，f為頻率，t'為時(shí)間，該約束條件確保頻率響應(yīng)過程不會(huì)出現(xiàn)頻率二次跌落；[0042] 根據(jù)式(13)聯(lián)立方程，基于灰狼優(yōu)化算法，尋找對(duì)應(yīng)風(fēng)速下最優(yōu)的調(diào)差系數(shù)，使得頻率超調(diào)量f(x)在各約束條件的約束下最小。[0043][0044] 步驟3?3)根據(jù)式(14)構(gòu)建廣義目標(biāo)函數(shù)：[0045] F(x)＝f(x)+δ(t)H(x)(14)[0046] 式中，f(x)為原目標(biāo)函數(shù)，δ(t)H(x)為懲罰項(xiàng)，δ(t)為懲罰力度，H(x)為懲罰因子；步驟3?4)分別計(jì)算每個(gè)灰狼個(gè)體的所有約束條件的懲罰因子，并根據(jù)式(14)計(jì)算每個(gè)灰狼個(gè)體的適應(yīng)度值，記錄最優(yōu)適應(yīng)度值及對(duì)應(yīng)位置；

[0047] 步驟3?5)判斷懲罰因子H(x)是否達(dá)到精度要求或是否達(dá)到最大迭代次數(shù)，若是則算法結(jié)束，輸出最優(yōu)解；否則，執(zhí)行步驟3?6)；[0048] 步驟3?6)將適應(yīng)度值排列前三位的灰狼個(gè)體位置分別記為 作為決策層，按照式(15)計(jì)算其他個(gè)體與 的距離，并根據(jù)式(16)?(17)更新每個(gè)灰狼個(gè)體的位置，重新返回步驟3?4)；[0049][0050] 式中 分別表示α，β和δ與狼群中其他個(gè)體的距離； 分別表示α，β和δ的當(dāng)前位置；為系數(shù)向量，t為迭代次數(shù)。

[0051][0052][0053] 式(16)分別定義了狼群中ω個(gè)體朝α，β和δ前進(jìn)的方向和距離，式(17)表示狼群中ω個(gè)體的最終位置。[0054] 所述雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述步驟3?1)中系數(shù)通過如式(18)計(jì)算：[0055][0056][0057] 式中，在迭代過程中從2線性遞減至0， 和 分別是[0,1]內(nèi)的隨機(jī)向量。[0058] 本發(fā)明的有益效果[0059] 本發(fā)明基于灰狼優(yōu)化算法對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的下垂控制的調(diào)差系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠針對(duì)不同的風(fēng)速，對(duì)下垂控制的調(diào)差系數(shù)進(jìn)行整定，避免因調(diào)差系數(shù)設(shè)定過小，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組過度響應(yīng)造成頻率二次跌落；避免因調(diào)差系數(shù)設(shè)置過大，導(dǎo)致無法充分發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組的頻率響應(yīng)能力。同時(shí)基于灰狼優(yōu)化算法對(duì)調(diào)差系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高控制精度，具有更好的自適應(yīng)能力，可充分利用實(shí)時(shí)機(jī)組可用容量，提升機(jī)組頻率響應(yīng)能力，解決了由少量數(shù)據(jù)擬合成下垂控制曲線，控制精度不足的問題。附圖說明[0060] 圖1為雙饋風(fēng)電機(jī)組變下垂系數(shù)控制框圖。[0061] 圖2為灰狼優(yōu)化算法下調(diào)差系數(shù)和風(fēng)速之間的關(guān)系圖。[0062] 圖3為PSCAD中搭建的仿真模型圖。[0063] 圖4為當(dāng)風(fēng)速為11m/s時(shí)，在PSCAD中設(shè)定下垂控制調(diào)差系數(shù)分別為2％，3.47％，5％得到的仿真效果圖。

[0064] 圖5為當(dāng)風(fēng)速為13m/s時(shí)，在PSCAD中設(shè)定下垂控制調(diào)差系數(shù)分別為2％，5％，以及不加入下垂控制環(huán)節(jié)得到的仿真效果圖。[0065] 圖6為當(dāng)風(fēng)速為13m/s時(shí)，在PSCAD中設(shè)定下垂控制調(diào)差系數(shù)分別為2％，5％，以及不加入下垂控制環(huán)節(jié)的槳距角變化圖。具體實(shí)施方式[0066] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說明。[0067] 本發(fā)明的雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的變下垂系數(shù)控制方法，包括如下步驟：[0068] 步驟1)采集實(shí)時(shí)風(fēng)速，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)頻率偏差信號(hào)Δf進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。[0069] 步驟2)在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子有功控制器中加入自定義變下垂特性單元，通過所述自定義變下垂特性單元整定不同風(fēng)速下雙饋風(fēng)機(jī)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的下垂控制調(diào)差系數(shù)。[0070] 步驟3)基于灰狼優(yōu)化算法優(yōu)化下垂控制的調(diào)差系數(shù)，使得雙饋風(fēng)機(jī)能根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速自動(dòng)選擇最優(yōu)的下垂控制調(diào)差系數(shù)。[0071] 步驟4)根據(jù)所述電網(wǎng)頻率偏差信號(hào)Δf、整定優(yōu)化后的下垂控制調(diào)差系數(shù)得出額外有功功率增量并根據(jù)所述有功功率增量參與調(diào)頻。[0072] 步驟2)中通過在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子有功控制器的基礎(chǔ)上增加一個(gè)自定義變下垂特性單元，根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速，自動(dòng)整定下垂控制的系數(shù)。本發(fā)明所提的雙饋風(fēng)電機(jī)組變下垂系數(shù)控制框圖如圖1所示，具體步驟如下：[0073] 步驟2?1)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的下垂特性時(shí)，ΔP＝KΔf，在傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)中有：[0074][0075] 式中，KG為傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率，KG*為傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)幺值，PGN為傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)額定有功功率，fN為額定頻率50Hz，δG為傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)，Δf為系統(tǒng)頻率變化量。[0076] 步驟2?2)因此，模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的表達(dá)式可得雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中有如下表達(dá)式：[0077][0078] 式中，K為下垂控制系數(shù)，δw為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)，PWN為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定有功功率。[0079] 步驟2?3)因此有：[0080][0081] 由上式可知，下垂控制系數(shù)K與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)δw有關(guān)。[0082] 步驟2?4)根據(jù)傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)的定義公式來定義雙饋風(fēng)機(jī)可變下垂控制的調(diào)差系數(shù)為：[0083][0084] 式中，Δf0為頻率偏差允許值，設(shè)為0.2Hz，fN為電網(wǎng)額定頻率50Hz，考慮單機(jī)等值，’Pdel為風(fēng)電場中n臺(tái)雙饋風(fēng)機(jī)減載的總儲(chǔ)備功率，PWN為風(fēng)電場的額定有功功率。

[0085][0086] 式中，Pdel為單臺(tái)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)減載的儲(chǔ)備功率，ρ為空氣密度，d為減載系數(shù)，本文減載水平取20％。Cp，max為最大風(fēng)功率追蹤時(shí)的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)，v為風(fēng)速。[0087] 步驟3)中基于灰狼優(yōu)化算法優(yōu)化下垂控制的調(diào)差系數(shù)具體包括如下步驟：[0088] 步驟3?1)針對(duì)不同風(fēng)速，基于調(diào)差系數(shù)公式隨機(jī)定義生成一組灰狼群，參見式(3)，該步驟用到灰狼優(yōu)化算法中最初始的尋找局部可能最優(yōu)解范圍；[0089][0090][0091] 其中， 是灰狼個(gè)體與獵物之間的距離，t是迭代次數(shù)，和 是系數(shù)向量， 是獵物經(jīng)t次迭代的位置， 是灰狼經(jīng)t次迭代的位置。[0092] 步驟3?2)控制要求優(yōu)化后的目標(biāo)函數(shù)在約束條件內(nèi)最小，以達(dá)到最佳的功率點(diǎn)追蹤，根據(jù)式(4)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)：[0093][0094] 其中，f(x)為頻率超調(diào)量，Δfmax為頻率響應(yīng)過程中最大頻率偏差量；[0095] 根據(jù)式(5)至式(12)構(gòu)建所述目標(biāo)函數(shù)的約束條件為：[0096] vin＜v＜vout(5)[0097] 式中，v為風(fēng)速，vin為切入風(fēng)速，vout為切出風(fēng)速；[0098] Δf0≤0.2Hz(6)[0099] 式中，Δf0為頻率偏差允許值；[0100] ωmin≤ωref≤ωmax(7)[0101] 式中，ωmin為轉(zhuǎn)速的最小值，ωref為轉(zhuǎn)速參考值，ωmax為轉(zhuǎn)速的最大值；[0102] βmin≤βref≤βmax(8)[0103] 式中，βmin為槳距角的最小值，βref為槳距角參考值，βmax為槳距角的最大值；[0104][0105] 式中，Pm為雙饋風(fēng)機(jī)的機(jī)械功率，Cp為風(fēng)能捕獲系數(shù)，Cp，max為最大風(fēng)功率追蹤時(shí)的最大風(fēng)能捕獲系數(shù)，vn為額定風(fēng)速；[0106][0107] 式中，ωr為轉(zhuǎn)速；[0108][0109] 式中，PG為雙饋風(fēng)機(jī)的輸出功率，KC為MPPT系數(shù)，ωr,n為額定轉(zhuǎn)速；[0110][0111] 式中，f為頻率，t'為時(shí)間，該約束條件確保頻率響應(yīng)過程不會(huì)出現(xiàn)頻率二次跌落。[0112] 根據(jù)式(13)聯(lián)立方程，基于灰狼優(yōu)化算法，尋找對(duì)應(yīng)風(fēng)速下最優(yōu)的調(diào)差系數(shù)，使得頻率超調(diào)量f(x)在各約束條件的約束下最小。[0113][0114] 步驟3?3)根據(jù)式(14)構(gòu)建廣義目標(biāo)函數(shù)：[0115] F(x)＝f(x)+δ(t)H(x)(14)[0116] 式中，f(x)為原目標(biāo)函數(shù)，δ(t)H(x)為懲罰項(xiàng)，δ(t)為懲罰力度，H(x)為懲罰因子。步驟3?4)分別計(jì)算每個(gè)灰狼個(gè)體的所有約束條件的懲罰因子，并根據(jù)式(14)計(jì)算每個(gè)灰狼個(gè)體的適應(yīng)度值，記錄最優(yōu)適應(yīng)度值及對(duì)應(yīng)位置。

[0117] 步驟3?5)判斷懲罰因子H(x)是否達(dá)到精度要求或是否達(dá)到最大迭代次數(shù)，若是則算法結(jié)束，輸出最優(yōu)解；否則，執(zhí)行步驟3?6)。[0118] 步驟3?6)將適應(yīng)度值排列前三位的灰狼個(gè)體位置分別記為 作為決策層，按照式(15)計(jì)算其他個(gè)體與 的距離，并根據(jù)式(16)?(17)更新每個(gè)灰狼個(gè)體的位置，重新返回步驟3?4)。

[0119][0120] 式中 分別表示α，β和δ與狼群中其他個(gè)體的距離； 分別表示α，β和δ的當(dāng)前位置；為系數(shù)向量，t為迭代次數(shù)。

[0121][0122][0123] 式(16)分別定義了狼群中ω個(gè)體朝α，β和δ前進(jìn)的方向和距離，式(17)表示狼群中ω個(gè)體的最終位置。[0124] 步驟3?1)中系數(shù)通過如式(18)計(jì)算：[0125][0126][0127] 式中，在迭代過程中從2線性遞減至0， 和 分別是[0,1]內(nèi)的隨機(jī)向量。[0128] 優(yōu)化后的調(diào)差系數(shù)和風(fēng)速的關(guān)系圖如圖2所示。[0129] 本發(fā)明為驗(yàn)證調(diào)頻策略的有效性，采用PSCAD軟件搭建仿真模型，模型如圖3所示。在此模型中，風(fēng)電場由10臺(tái)額定容量為2.5MW的風(fēng)機(jī)組成，經(jīng)過35k匯集線，35/110k升壓變接110k系統(tǒng)，額定風(fēng)速11m/s。110k系統(tǒng)模擬P?f下垂特性，初始接入20MW負(fù)載，仿真運(yùn)行到6s，接入5MW負(fù)載。模擬負(fù)載投入頻率下降，風(fēng)機(jī)參與調(diào)頻。設(shè)定雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)減載

20％運(yùn)行。

[0130] 本發(fā)明還提供以下兩則具體實(shí)施例選取2個(gè)典型的代表風(fēng)速分別為11m/s，13m/s。由于本發(fā)明的頻率響應(yīng)時(shí)間尺度在18s左右，因此，假定頻率響應(yīng)過程中風(fēng)速恒定。

[0131] 實(shí)施例1：[0132] 當(dāng)風(fēng)速為11m/s時(shí)，為分析下垂系數(shù)對(duì)于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組頻率響應(yīng)性能的影響，分別取δw為2％，3.47％，5％。其中，2％為偏小整定值；3.47％是由本發(fā)明方法得到的整定值；5％為偏大整定值，所得仿真如圖4所示。[0133] 從圖4可以看出當(dāng)δw設(shè)定偏小(2％)，調(diào)頻過程中電網(wǎng)頻率出現(xiàn)二次跌落。當(dāng)δw設(shè)定偏大(5％)，調(diào)頻過程中電網(wǎng)頻率雖然并未出現(xiàn)二次跌落，但電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)頻率最大偏差絕對(duì)值比δw設(shè)定為3.47％時(shí)動(dòng)態(tài)頻率最大偏差絕對(duì)值大，頻率動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果要比本發(fā)明方法差。有次可見當(dāng)采用本發(fā)明的變下垂控制系數(shù)方法參與調(diào)頻時(shí)，能夠減小電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)頻率最大偏差絕對(duì)值，更有利于減小頻率波動(dòng)，維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。[0134] 實(shí)施例2：[0135] 當(dāng)風(fēng)速為13m/s時(shí)，槳距角控制起作用留取備用容量。為分析下垂系數(shù)對(duì)于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組頻率響應(yīng)性能的影響，分別取δw為2％，5％，以及不加入下垂控制進(jìn)行對(duì)比。其中，2％是由本發(fā)明得到的整定值；5％為偏大整定值，所得仿真如圖5所示。[0136] 從圖5可以看出，采用本發(fā)明所提出的變下垂系數(shù)整定方法后，能夠避免雙饋風(fēng)電機(jī)組過度響應(yīng)，且有效改善頻率的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。與8m/s風(fēng)速下類似，當(dāng)δw設(shè)定偏大(5％)，本發(fā)明所提方法具有更好的頻率響應(yīng)能力。[0137] 結(jié)合圖5、圖6可以看出，當(dāng)風(fēng)速為13m/s時(shí)，槳距角控制參與調(diào)頻。當(dāng)采用本發(fā)明得到的整定值時(shí)，槳距角響應(yīng)更加快速，頻率響應(yīng)能力的提升效果更加明顯。[0138] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其本發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。