一种风电场参与电网调频的有功功率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种风电场参与电网调频的有功功率控制方法，根据风电机组的运行工况将风电机组分为临界机组、低风速区机组和高风速区机组，根据电网的实时频率偏差和风电场有功功率可调整值，对有功调度功率进行修正，得到风电场参与电网调频的有功功率修正值，然后根据风电机组的类型将有功功率修正值分配给各台类型的风电机组，各类风电机组按照一定顺序参与调频。本发明专利技术以风电场为对象，使之在一定频率偏差范围参与电网调频，并根据机组不同运行工况和风电机组有功可调整量，考虑调频量在机组间的合理分配的有功功率控制方法，使风电场可以快速响应，尽量减少电网频率偏差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风电场有功功率控制
，更为具体地讲，涉及一种风电场参与电网调频的有功功率控制方法。
技术介绍
频率是电网最重要的运行参数之一，影响着发供电设备以及用户的用电设备本身的安全和效率。频率表征着电网有功功率的供求平衡关系，当总发电功率大于总耗电功率，频率上升；反之，则下降。各种系统突发事件(如大型负荷突然切入切出)会造成一定的频率变化。由于风电渗透水平逐渐增高，风电场具有参与电网调频的辅助能力显得尤为重要。将风电场纳入电网调度体系，实现风电场有功功率控制，并使之具备一定的辅助调频能力，是风电场并网运行的发展需求，也是风电并网的电网规范要求。目前国内外研究人员主要对风力发电机组参与电网调频展开了一系列探讨，以风电场整体作为研究对象参与电网调频的讨论较少。即使是对于风电场参与电网调频的研究，也多着眼于风电场与电网之间的功率传输控制，比较缺乏对于风电场调频量在机组间的分配的讨论。目前风电场有功功率分配算法常用的是平均分配算法，但这种分配方法有一个主要缺点是没有考虑风力发电机组的工作状况、风力发电机组具备的发电能力等实际情况。然而如果不考虑机组的运行工况，造成功率分配不当，会造成频率效果不佳或者降低输出功率的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风电场参与电网调频的有功功率控制方法，使风电场快速响应，实现对电网频率偏差的调节。为实现上述专利技术目的，本专利技术风电场参与电网调频的有功功率控制方法包括以下步骤：S1：如果风电机组运行参数达到预设的临界运行判定条件，则将该机组判定为临界机组，统计所有临界机组的总有功功率输出P1；在正常运行机组中，如果风电机组的风机转速小于等于阈值，则将该机组判定为低风速区机组，统计所有低风速区机组的有功功率输出P2，如果风电机组的风机转速大于阈值，则将该机组判定为高风速区机组，统计所有高风速区机组的总有功功率输出P3；S2：获得电网的实时频率偏差Δf和电网对风电场的有功调度功率P0，其中Δf＝f-fN，f为电网实时频率，fN为电网额定频率；S3：如果|Δf|≤Δflimt0，Δflimt0表示频率偏差阈值，进入步骤S4，否则进入步骤S5；S4：各风电机组保持当前的有功功率输出不变；S5：如果|Δf|＞Δflimt1，Δflimt1为电网允许的频率偏差，进入步骤S6，否则进入步骤S7；S6：根据以下公式计算风电场的有功功率修正值PWFref：PWFref=PWFmin,Δf>Δflimt1PWFmax,Δf<-Δflimt1]]>其中，PWFmin表示整个风电场的有功功率输出最小值，PWFmax表示整个风电场的有功功率输出最大值；当PWFref＝PWFmin时，各台风电机组按照其有功功率输出最小值进行输出，当PWFref＝PWFmax时，各台风电机组按照其有功功率最大值进行输出；S7：根据以下公式计算风电场的有功功率修正值PWFref：PWFref=PWFmin,P0+KΔf<PWFminP0+KΔf,P0+KΔf∈[PWFmin,PWFmax]RWFmax,P0+KΔf>PWFmax]]>其中，K表示修正系数，是根据实际需要预设的负常数；然后按照根据以下方法进行有功功率分配：S7.1：如果f＞fN，进入步骤S7.2，否则进入步骤S7.4；S7.2：如果PWFref≥PWFout，PWFout＝P1+P2+P3，各风电机组保持当前的有功功率输出不变，否则进入步骤S7.3；S7.3：计算有功功率输出降低值ΔP＝PWFout-PWFref，如果P1≥ΔP，将临界机组停机，其他机组保持原来运行状态继续正常运行；如果P1＜ΔP，先将临界机组停机，计算低风速区机组的有功功率输出降低值ΔP2＝ΔP-P1，如果ΔP2≤ΔP2total，ΔP2total表示低风速区机组所能降低的最大功率值，将有功功率输出降低值ΔP2分配给低风速区机组的各台风电机组；如果ΔP2＞ΔP2total，各台风电机组按照其有功功率最小值进行输出，计算高风速区机组的有功功率输出降低值为ΔP3＝ΔP2-ΔP2total，如果ΔP3≤ΔP3total，ΔP3total表示高风速区机组所能降低的最大功率值，将有功功率输出降低值ΔP3分配给高风速区机组的各台风电机组，否则高风速区机组中各台风电机组按照其有功功率最小值进行输出；S7.4：如果PWFref≤PWFout，各风电机组保持当前的有功功率输出不变，否则进入步骤S7.5；S7.5：计算有功功率输出升高值ΔP′＝PWFref-PWFout，如果ΔP′≤ΔP′2total，ΔP′2total表示低风速区机组所能升高的最大功率值，将有功功率输出升高值ΔP′分配给低风速区机组的各台风电机组；如果ΔP′＞ΔP′2total，各台风电机组按照其有功功率最大值进行输出，计算高风速区机组的有功功率升高值为ΔP′3＝ΔP′-ΔP′2total，如果ΔP′3≤ΔP′3total，ΔP′3total表示高风速区机组所能升高的最大功率值，将有功功率输出升高值ΔP3′分配给高风速区机组的各台风电机组，否则高风速区机组中各台风电机组按照其有功功率输出最大值进行输出。本专利技术风电场参与电网调频的有功功率控制方法，根据风电机组的运行工况将风电机组分为临界机组、低风速区机组和高风速区机组，根据电网的实时频率偏差和风电场有功功率可调整值，对有功调度功率进行修正，得到风电场参与电网调频的有功功率修正值，然后根据风电机组的类型将有功功率修正值分配给各台类型的风电机组，各类风电机组按照一定顺序参与调频。本专利技术以风电场为对象，使之在一定频率偏差范围参与电网调频，并根据机组不同运行工况和风电机组有功可调整量，考虑调频量在机组间的合理分配的有功功率控制方法，使风电场可以快速响应，尽量减少电网频率偏差。附图说明图1是本专利技术风电场参与电网调频的有功功率控制方法的具体实施方式流程图；图2是调频模式II下有功功率分配流程图；图3是负荷突减7MW的电网频率偏差效果对比图；图4是负荷突减7MW的风电场有功输出变化效果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场参与电网调频的有功功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：如果风电机组运行参数达到预设的临界运行判定条件，则将该机组判定为临界机组，统计所有临界机组的总有功功率输出P1；在正常运行机组中，如果风电机组的风机转速小于等于阈值，则将该机组判定为低风速区机组，统计所有低风速区机组的有功功率输出P2，如果风电机组的风机转速大于阈值，则将该机组判定为高风速区机组，统计所有高风速区机组的总有功功率输出P3；S2：获得电网的实时频率偏差Δf和电网对风电场的有功调度功率P0，其中Δf＝f‑fN，f为电网实时频率，fN为电网额定频率；S3：如果|Δf|≤Δflim t0，Δflim t0表示频率偏差阈值，进入步骤S4，否则进入步骤S5；S4：各风电机组保持当前的有功功率输出不变；S5：如果|Δf|＞Δflim t1，Δflim t1为电网允许的频率偏差，进入步骤S6，否则进入步骤S7；S6：根据以下公式计算风电场的有功功率修正值PWFref：PWFref=PWFmin,Δf>Δflimt1PWFmax,Δf<-Δflimt1]]>其中，PWF min表示整个风电场的有功功率输出最小值，PWF max表示整个风电场的有功功率输出最大值；当PWFref＝PWF min时，各台风电机组按照其有功功率输出最小值进行输出，当PWFref＝PWF max时，各台风电机组按照其有功功率最大值进行输出；S7：根据以下公式计算风电场的有功功率修正值PWFref：PWFref=PWFmin,P0+KΔf<PWFminP0+KΔf,P0+KΔf∈[PWFmin,PWFmax]PWFmax,P0+KΔf>PWFmax]]>其中，K表示修正系数，是根据实际需要预设的负常数；然后按照根据以下方法进行有功功率分配：S7.1：如果f＞fN，进入步骤S7.2，否则进入步骤S7.4；S7.2：如果PWFref≥PWFout，PWFout＝P1+P2+P3，各风电机组保持当前的有功功率输出不变，否则进入步骤S7.3；S7.3：计算有功功率输出降低值ΔP＝PWFout‑PWFref，如果P1≥ΔP，将临界机组停机，其他机组保持原来运动状态继续正常运行；如果P1＜ΔP，先将临界机组停机，计算低风速区机组的有功功率输出降低值ΔP2＝ΔP‑P1，如果ΔP2≤ΔP2total，将有功功率输出降低值ΔP2分配给低风速区机组的各台风电机组；如果ΔP2＞ΔP2total，各台风电机组按照其有功功率最小值进行输出，计算高风速区机组的有功功率输出降低值ΔP3＝ΔP2‑ΔP2total，如果ΔP3≤ΔP3total，将有功功率输出降低值ΔP3分配给高低风速区机组的各台风电机组，否则高风速区机组中各台风电机组按照其有功功率最小值进行输出；S7.4：如果PWFref≤PWFout，各风电机组保持当前的有功功率输出不变，否则进入步骤S7.5；S7.5：计算有功功率输出升高值ΔP′＝PWFref‑PWFout，如果ΔP′≤ΔP′2total，ΔP′2total表示低风速区机组所能升高的最大功率值，将有功功率输出升高值ΔP′分配给低风速区机组的各台风电机组；如果ΔP′＞ΔP′2total，各台风电机组按照其有功功率最大值进行输出，计算高风速区机组的有功功率输出升高值ΔP′3＝ΔP′‑ΔP′2total，如果ΔP′3≤ΔP′3total，ΔP′3total表示高风速区机组所能升高的最大功率值，将有功功率输出升高值ΔP3′分配给高风速区机组的各台风电机组，否则高风速区机组中各台风电机组按照其有功功率输出最大值进行输出。...

【技术特征摘要】
1.一种风电场参与电网调频的有功功率控制方法，其特征在于，包括以下
步骤：
S1：如果风电机组运行参数达到预设的临界运行判定条件，则将该机组判
定为临界机组，统计所有临界机组的总有功功率输出P1；在正常运行机组中，如
果风电机组的风机转速小于等于阈值，则将该机组判定为低风速区机组，统计
所有低风速区机组的有功功率输出P2，如果风电机组的风机转速大于阈值，则
将该机组判定为高风速区机组，统计所有高风速区机组的总有功功率输出P3；
S2：获得电网的实时频率偏差Δf和电网对风电场的有功调度功率P0，其中
Δf＝f-fN，f为电网实时频率，fN为电网额定频率；
S3：如果|Δf|≤Δflimt0，Δflimt0表示频率偏差阈值，进入步骤S4，否则进入步骤
S5；
S4：各风电机组保持当前的有功功率输出不变；
S5：如果|Δf|＞Δflimt1，Δflimt1为电网允许的频率偏差，进入步骤S6，否则进入
步骤S7；
S6：根据以下公式计算风电场的有功功率修正值PWFref：
PWFref=PWFmin,Δf>Δflimt1PWFmax,Δf<-Δflimt1]]>其中，PWFmin表示整个风电场的有功功率输出最小值，PWFmax表示整个风电场
的有功功率输出最大值；
当PWFref＝PWFmin时，各台风电机组按照其有功功率输出最小值进行输出，当
PWFref＝PWFmax时，各台风电机组按照其有功功率最大值进行输出；
S7：根据以下公式计算风电场的有功功率修正值PWFref：
PWFref=PWFmin,P0+KΔf<PWFminP0+KΔf,P0+KΔf∈[PWFmin,PWFmax]PWFmax,P0+KΔf>PWFmax]]>其中，K表示修正系数，是根据实际需要预设的负常数；
然后按照根据以下方法进行有功功率分配：
S7.1：如果f＞fN，进入步骤S7.2，否则进入步骤S7.4；
S7.2：如果PWFref≥PWFout，PWFout＝P1+P2+P3，各风电机组保持当前的有功功率

\t输出不变，否则进入步骤S7.3；
S7.3：计算有功功率输出降...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭超，邹见效，何建，徐红兵，刘淼，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51