“双馈风电机组虚拟同步柔性并网技术”科技成果转化公示

发布时间: 2026-03-14

按照《科技成果转化实施证明工作规范》(Q/ZZZK-001-2024)标准相关规定,拟对邵昊舒、董强7人作为成果负责人的一项科技成果实施转化,现将相关信息公示如下:

科技成果名称: 双馈风电机组虚拟同步柔性并网技术

科技成果产品专利号: ZL 202311324675.7

科技成果产品专利名称:一种电压源风电机组柔性并网控制方法

一、科技成果转化协议

协议信息:

-协议类型:专利许可协议

-签署方:南京工业职业技术大学与上海纽富瑞能源科技有限公司

-科技成果许可日期:202507月01日

-转化内容: 上海纽富瑞能源科技有限公司获得本科技成果技术的使用许可,以解决双馈风电机组在并网过程中产生的巨大冲击电流问题以及传统电压源风电机组并网控制面临的多种技术难题。面对并网瞬间冲击电流过大、电网频率稳定性不足、虚拟惯量支撑缺失、无功功率控制精度低、预同步控制策略不完善等技术瓶颈,能够改进显著降低并网冲击电流,提升电网频率稳定性,同时增强机组的惯量支撑能力和电网友好型并网特性。

二、产品概述

本科技成果是双馈风电机组虚拟同步柔性并网技术,其专利名称为一种电压源风电机组柔性并网控制方法,专利号为ZL 202311324675.7。该科技成果专为解决双馈风电机组并网瞬间冲击电流过大的问题而设计,通过重新设计网侧变换器和转子侧变换器的控制策略,在网侧变换器惯性同步控制基础上增加预同步控制,实现网侧变换器输出电压与电网电压的幅值、频率、相位同步,并对直流母线进行预充电,为转子侧变换器的柔性并网控制提供条件;同时通过转子侧变换器的预同步控制、有功功率控制和无功功率控制,使定子侧电压满足并网条件,从而显著减小并网瞬间的冲击电流,实现柔性并网发电。

三、产品特点

1. 多功能性

网侧与转子侧协同控制一体化: 该控制方法不仅涵盖网侧变换器的柔性并网控制,还包括转子侧变换器的柔性并网控制,通过分阶段协同控制策略,实现双馈风电机组全系统的柔性并网。

预同步与电压源控制无缝切换: 网侧变换器在预同步控制完成后可平滑切换至电压源控制策略,转子侧变换器在预同步完成后可切换至虚拟同步控制,确保控制策略的连续性和稳定性。

虚拟惯量与阻尼支撑功能: 通过模拟同步发电机的转子运动方程,将虚拟惯量和虚拟阻尼引入控制环路,使风电机组具备类似同步发电机的惯量支撑和频率调节能力。

无功功率无差精准控制: 利用PI控制器对网侧变换器和转子侧变换器的无功功率进行无差精准控制,提高电网电压稳定性。

2. 高效性

预同步控制快速响应: 网侧变换器预同步控制通过PI控制器调节电网电压q轴分量,实现输出电压与电网电压的快速同步;转子侧变换器预同步控制通过调节定子电压q轴分量,实现定子电压与电网电压的快速同步。

直流母线预充电优化: 网侧变换器在并网前对直流母线进行预充电,为转子侧变换器的柔性并网控制提供稳定的直流电压条件,缩短整体并网时间。

柔性并网无冲击: 通过在并网前完成定子侧电压相角、幅值以及频率与电网的同步,并网瞬间无冲击电流,避免对电网造成扰动,提高并网效率。

3. 精确性

电压幅值、频率、相位精确同步: 网侧变换器通过预同步控制实现输出电压与电网电压的幅值、频率、相位精确同步;转子侧变换器通过预同步控制实现定子电压与电网电压的精确同步。

滑差角精确计算: 通过虚拟转子角与转子角的差值计算滑差角,实现转子电流和定子电压的精确坐标变换,提高控制精度。

磁链定向精确控制: 转子侧变换器无功功率控制中,通过转子磁链d轴和q轴分量的精确控制,实现励磁电流的精准调节。

4. 耐用性和可靠性

控制策略鲁棒性强: 采用基于虚拟同步发电机(VSG)的控制策略,具有较强的抗干扰能力和适应性,能够在电网电压波动、频率变化等工况下稳定运行。

多模式平滑切换: 预同步控制与电压源控制、虚拟同步控制之间的平滑切换机制,确保控制模式转换过程中的稳定性和可靠性。

宽范围运行适应: 适用于不同风速条件和电网工况,具备较强的环境适应性和运行可靠性。

5. 自动化与便捷性

全自动并网流程: 从网侧变换器预同步、直流母线预充电到转子侧变换器预同步、定子侧并网,整个流程实现全自动控制,无需人工干预。

模块化控制结构: 网侧变换器和转子侧变换器的控制策略均采用模块化设计,便于工程实现和调试维护。

参数自适应调节: PI控制器参数可根据实际工况进行自适应调节,简化现场调试工作。

6. 环保性

减少电网污染: 通过柔性并网控制,显著降低并网瞬间的冲击电流,减少对电网的电磁污染和电能质量问题。

提升新能源消纳能力: 增强风电机组的电网友好型特性,提高风电并网比例,促进清洁能源的高效利用,减少化石能源消耗和碳排放。

降低设备损耗: 减小并网冲击电流对变流器和发电机的电气应力,延长设备使用寿命,降低维护成本和资源消耗。

四、产品优势

1. 显著提高并网性能

基于一种电压源风电机组柔性并网控制方法技术的整合,本控制方法实现了网侧变换器和转子侧变换器的协同柔性并网控制,成功消除并网瞬间的冲击电流。仿真测试表明,采用本控制方法后,机组并网电流有效值从传统控制方式的约8kA峰值降低至接近额定值,并网过程平滑无冲击,显著提升了并网性能和电网稳定性。

2. 专利保障

该科技成果的专利名称为一种电压源风电机组柔性并网控制方法,专利号为ZL 202311324675.7,专利权人为南京工业职业技术大学,专利授权日为2024年6月7日。该专利确保了技术的独特性和市场竞争力,为技术的商业化应用提供了坚实的知识产权保障。

3. 简化操作流程

预同步与并网自动切换: 网侧变换器和转子侧变换器的预同步控制与电压源控制、虚拟同步控制之间实现自动切换,无需人工操作,简化并网流程。

集成化控制策略: 多种控制功能模块(预同步控制、有功功率控制、无功功率控制)集成在统一的控制框架中,减少了现场调试的复杂性,便于工程实施。

标准化接口设计: 控制策略采用标准的空间矢量脉宽调制(SVPWM)模块和PI控制器,便于与现有风电机组控制系统集成。

4. 延长使用寿命

降低电气应力: 柔性并网控制消除了并网瞬间的大电流冲击,显著降低变流器功率器件和发电机绕组的电气应力,延长设备使用寿命。

减少机械振动: 平滑的并网过程减少了机组的机械振动和疲劳损伤,提高机械部件的可靠性。

优化热管理: 降低变流器和发电机的电流应力,减少发热量,优化热管理设计,进一步提高系统可靠性。

5. 提供全面信息

电网状态实时监测: 控制策略中实时采集电网电压、频率、相位等信息,为电网状态评估和故障诊断提供数据支撑。

机组运行状态反馈: 实时监测直流母线电压、转子电流、定子电压、电磁转矩等关键参数,全面掌握机组运行状态。

虚拟惯量支撑评估: 通过虚拟同步角速度和虚拟惯量偏差的计算,量化评估机组对电网的惯量支撑能力。

6. 环保性

电网友好型并网: 通过柔性并网控制,实现风电机组的"电网友好型"并网发电特性,提高电网对风电的接纳能力,促进清洁能源发展。

减少电能质量问题: 消除并网冲击电流,降低电网电压闪变和谐波污染,提高电能质量。

支撑电网频率稳定: 通过虚拟惯量和虚拟阻尼控制,为电网提供频率支撑和阻尼作用,增强电网稳定性,减少弃风限电,提高风能利用效率。

五、利害关系

经查,成果受让方与该职务科技成果完成人之间无利害关系。

六、异议处理

任何单位和个人如果对公示名单有异议,可在公示期内以书面形式提出,并列举异议理由和相关证明材料。以个人名义提出异议的,需要写明自己的真实姓名、单位、联系地址及电话等;以单位名义提出的,需加盖单位公章。原则上匿名异议不予受理。

七、联系方式

北京中知中科技术开发有限公司科技成果转化委员会

地址:北京市丰台区航丰路1号时代财富天地4号楼805

邮箱:19910202367@163.com