限电条件下风电场调频方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种限电条件下风电场调频方法和装置，将风电场中各风电机组按照其实际运行工况划分为A、B、C、D、E类风电机组，并根据预设的分配策略依次调动A类、B类、C类和D类四类风电机组，实现风电场主动调频，最大化利用弃风电量，充分考虑限电条件下风电机组调频方式及风电场内各风电机组有功功率调节量，合理利用各风电机组预留的备用容量，优化分配有功调节量，并且能够保证风电场准确响应电力系统频率变化，兼顾了风电场调频的准确性和经济性。

Frequency Modulation Method and Device for Wind Farm under Power Limitation Conditions

【技术实现步骤摘要】
限电条件下风电场调频方法和装置
本专利技术涉及新能源发电
，尤其涉及一种限电条件下风电场调频方法和装置。
技术介绍
随着电力系统中风电渗透率迅速提升，电网面临的频率问题日益严重。与传统同步发电机组不同，双馈风电机组和永磁直驱风电机组通过变流器与电网连接，输出有功功率与电网频率解耦，电力系统发生功率缺额或功率过剩导致系统频率降低或升高时，风电机组有功输出基本维持恒定，因此，风电机组和风电场均不具备主动调频能力。风电机组经升级改造后可具备主动调频功能，实现方式主要包括：预留备用容量和转子惯性控制。其中，预留备用容量与风电机组限功率原理相似，通过变桨预留一部分备用容量以响应系统频率变化；转子惯性控制通过释放或储存风电机组转子的转动惯量响应系统频率变化。风电场参与系统调频时，根据频率变化情况计算出有功功率调节量，将总调节量按一定策略分配至各风电机组。例如，专利技术专利《一种风电场参与一次调频的控制系统及实现方法》(专利号CN106532746A)，其主要包括：风电机组数据采集单元、风电机组惯性计算单元、风电机组惯性控制单元、风电机组一次调频处理单元、远动通信控制单元、录波分析单元、频率扰动单元等模块，其特征为：通过风电场厂站级有功功率协调控制的方式参与电网一次调频，既考虑了频率下垂控制，同时又利用了风电机组的旋转惯性，在系统频率发生波动越过门槛时，增加风电机组的出力。但是，现有风电场参与一次调频的方法，未考虑限电条件下风电机组调频方式及风电场内各风电机组有功功率调节量的分配策略。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种限电条件下风电场调频方法和装置、电子设备以及计算机可读存储介质，提出了风电机组有功功率调节量分配策略，实现风电场主动调频，最大化利用弃风电量，解决未考虑限电条件下风电机组调频方式及风电场内各风电机组有功功率调节量的分配策略，风电机组备用容量大导致设备利用率低等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：第一方面，提供一种限电条件下风电场调频方法，包括：根据风电场中各风电机组的实际运行工况对该风电机组进行分类；根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量；将该风电场有功功率调节量按照预设分配策略分配给各类风电机组，以实现风电场调频。进一步地，该根据风电场中各风电机组的实际运行工况对该风电机组进行分类，包括：获取该风电场中各风电机组的实际运行工况，该实际运行工况包括：限电运行工况、额定功率运行工况、MPPT运行工况、恒转速运行工况以及发电机转速与转速下限之间的差值小于阈值且有功功率低于功率阈值的运行工况中的至少一项；根据该实际运行工况对该风电机组进行分类。进一步地，该根据该实际运行工况对该风电机组进行分类，包括：将处于限电运行工况的风电机组划分为A类风电机组；将处于额定功率运行工况的风电机组划分为B类风电机组；将处于MPPT运行工况的风电机组划分为C类风电机组；将处于恒转速运行工况的风电机组划分为D类风电机组；将处于发电机转速与转速下限之间的差值小于阈值且有功功率低于功率阈值的运行工况的风电机组划分为E类风电机组。进一步地，该预设分配策略包括：当风电场有功功率调节量小于等于A类风电机组限电总功率时，将该风电场有功功率调节量分配至A类风电机组；当风电场有功功率调节量大于A类风电机组限电总功率，小于等于A类风电机组限电总功率与B类风电机组超发功率之和时，将该风电场有功功率调节量分配至A类风电机组和B类风电机组；当风电场有功功率调节量大于A类风电机组限电总功率与B类风电机组超发功率之和时，将该风电场有功功率调节量分配至A类风电机组、B类风电机组、C类风电机组以及D类风电机组。进一步地，该A类风电机组释放完备用容量后，即转为C类风电机组或D类风电机组。进一步地，该将该风电场有功功率调节量按照预设分配策略分配给各类风电机组，包括：根据该风电场有功功率调节量以及该预设分配策略得到参与调频的各风电机组有功功率增量，其中，各风电机组有功功率增量之和等于该风电场有功功率调节量；将参与调频的各风电机组有功功率增量下发至对应的风电机组。进一步地，该根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量，包括：获取电力系统频率变化参数，该频率变化参数包括：频率变化率和频率偏差；判断该电力系统频率变化参数是否超过调频死区；若是，则根据该电力系统频率变化参数计算该风电场有功功率调节量；若否，停止风电场调频过程。进一步地，该根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量的计算公式如下：△P＝△P1+△P2，其中，ΔP表示风电场有功功率调节量；ΔP1表示风电场响应该频率变化率的有功功率调节分量；TJ表示惯性时间常数；ΔP2表示风电场响应频率偏差的有功功率调节分量；为频率变化率；Δf为频率偏差；PN为风电场额定装机容量；fN为额定频率，一般为50Hz；Kf表示一次调频系数。进一步地，该根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量之前，还包括：设置风电场调频参数；其中，该风电场调频参数包括：惯性时间常数TJ、一次调频系数Kf及调频死区。第二方面，提供一种限电条件下风电场调频装置，包括：分类模块，根据风电场中各风电机组的实际运行工况对该风电机组进行分类；计算模块，根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量；调频模块，将该风电场有功功率调节量按照预设分配策略分配给各类风电机组，以实现风电场调频。进一步地，该分类模块包括：机组工况获取单元，获取该风电场中各风电机组的实际运行工况，该实际运行工况包括：限电运行工况、额定功率运行工况、MPPT运行工况、恒转速运行工况以及发电机转速与转速下限之间的差值小于阈值且有功功率低于功率阈值的运行工况中的至少一项；分类单元，根据该实际运行工况对该风电机组进行分类。进一步地，该分类单元包括：第一分类子单元，将处于限电运行工况的风电机组划分为A类风电机组；第二分类子单元，将处于额定功率运行工况的风电机组划分为B类风电机组；第三分类子单元，将处于MPPT运行工况的风电机组划分为C类风电机组；第四分类子单元，将处于恒转速运行工况的风电机组划分为D类风电机组；第五分类子单元，将处于发电机转速与转速下限之间的差值小于阈值且有功功率低于功率阈值的运行工况的风电机组划分为E类风电机组。进一步地，该预设分配策略包括：当风电场有功功率调节量小于等于A类风电机组限电总功率时，将该风电场有功功率调节量分配至A类风电机组；当风电场有功功率调节量大于A类风电机组限电总功率，小于等于A类风电机组限电总功率与B类风电机组超发功率之和时，将该风电场有功功率调节量分配至A类风电机组和B类风电机组；当风电场有功功率调节量大于A类风电机组限电总功率与B类风电机组超发功率之和时，将该风电场有功功率调节量分配至A类风电机组、B类风电机组、C类风电机组以及D类风电机组。进一步地，该A类风电机组释放完备用容量后，即转为C类风电机组或D类风电机组。进一步地，该调频模块包括：分配单元，根据该风电场有功功率调节量以及该预设分配策略得到参与调频的各风电机组有功功率增量，其中，各风电机组有功功率增量之和等于该风电场有功功率调节量；下发单元，将参与调频的各风电机组有功功率增量下发至对应的风电机组。进一步地，该计算模块包括：获取单元，获取电力系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种限电条件下风电场调频方法，其特征在于，包括：根据风电场中各风电机组的实际运行工况对所述风电机组进行分类；根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量；将所述风电场有功功率调节量按照预设分配策略分配给各类风电机组，以实现风电场调频。

【技术特征摘要】
1.一种限电条件下风电场调频方法，其特征在于，包括：根据风电场中各风电机组的实际运行工况对所述风电机组进行分类；根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量；将所述风电场有功功率调节量按照预设分配策略分配给各类风电机组，以实现风电场调频。2.根据权利要求1所述的限电条件下风电场调频方法，其特征在于，所述根据风电场中各风电机组的实际运行工况对所述风电机组进行分类，包括：获取所述风电场中各风电机组的实际运行工况，所述实际运行工况包括：限电运行工况、额定功率运行工况、MPPT运行工况、恒转速运行工况以及发电机转速与转速下限之间的差值小于阈值且有功功率低于功率阈值的运行工况中的至少一项；根据所述实际运行工况对所述风电机组进行分类。3.根据权利要求2所述的限电条件下风电场调频方法，其特征在于，所述根据所述实际运行工况对所述风电机组进行分类，包括：将处于限电运行工况的风电机组划分为A类风电机组；将处于额定功率运行工况的风电机组划分为B类风电机组；将处于MPPT运行工况的风电机组划分为C类风电机组；将处于恒转速运行工况的风电机组划分为D类风电机组；将处于发电机转速与转速下限之间的差值小于阈值且有功功率低于功率阈值的运行工况的风电机组划分为E类风电机组。4.根据权利要求3所述的限电条件下风电场调频方法，其特征在于，所述预设分配策略包括：当风电场有功功率调节量小于等于A类风电机组限电总功率时，将所述风电场有功功率调节量分配至A类风电机组；当风电场有功功率调节量大于A类风电机组限电总功率，小于等于A类风电机组限电总功率与B类风电机组超发功率之和时，将所述风电场有功功率调节量分配至A类风电机组和B类风电机组；当风电场有功功率调节量大于A类风电机组限电总功率与B类风电机组超发功率之和时，将所述风电场有功功率调节量分配至A类风电机组、B类风电机组、C类风电机组以及D类风电机组。5.根据权利要求4所述的限电条件下风电场调频方法，其特征在于，所述A类风电机组释放完备用容量后，即转为C类风电机组或D类风电机组。6.根据权利要求4所述的限电条件下风电场调频方法，其特征在于，所述将所述风电场有功功率调节量按照预设分配策略分配给各类风电机组，包括：根据所述风电场有功功率调节量以及所述预设分配策略得到参与调频的各风电机组有功功率增量，其中，各风电机组有功功率增量之和等于所述风电场有功功率调节量；将参与调频的各风电机组有功功率增量下发至对应的风电机组。7.根据权利要求1所述的限电条件下风电场调频方法，其特征在于，所述根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量，包括：获取电力系统频率变化参数，所述频率变化参数包括：频率变化率和频率偏差；判断所述电力系统频率变化参数是否超过调频死区；若是，则根据所述电力系统频率变化参数计算所述风电场有功功率调节量；若否，停止风电场调频过程。8.根据权利要求7所述的限电条件下风电场调频方法，其特征在于，所述根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量的计算公式如下：△P＝△P1+△P2，其中，ΔP表示风电场有功功率调节量；ΔP1表示风电场响应所述频率变化率的有功功率调节分量；TJ表示惯性时间常数；ΔP2表示风电场响应频率偏差的有功功率调节分量；为频率变化率；Δf为频率偏差；PN为风电场额定装机容量；fN为额定频率，一般为50Hz；Kf表示一次调频系数。9.根据权利要求1所述的限电条件下风电场调频方法，其特征在于，所述根据电力系统频率变化参数计算风电场有功功率调节量之前，还包括：设置风电场调频参数；其中，所述风电场调频参数包括：惯性时间常数TJ、一次调频系数Kf及调频...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔阳，宋鹏，王晓声，张扬帆，刘京波，吴林林，杨伟新，柳玉，程雪坤，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国家电网有限公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11