一种风电场有功功率控制方法技术

本发明专利技术提供一种风电场有功功率控制方法，其根据电网的调度指令，在保证风机的使用寿命，考虑风机工况、减少风机故障的前提下，采用变浆及启停机的方式对风电场的有功出力进行在线动态调整。本发明专利技术提出的控制方法能够迅速、准确地跟踪设定值，同时超调能限制发电功率不超过限制值。并且在机组故障停机时，能及时根据机组故障状态分配目标发电功率，使实时发电功率能够快速恢复到目标值；通过这种功率控制方法对风电场中风力发电机组进行集中控制，提高了风电场输出电能质量并且保证了风电场输出功率的稳定性，减小了风力发电的随机性和波动性对电网产生的不利影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力工程领域，具体涉及一种风电场有功功率控制方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展和化石能源的日益枯竭，风力发电技术得到飞速发展。越来越多的大中型风电场相继建成并投入运行，风电在电网中所占的比重也越来越大，未来将成为电力系统的重要补充。但是，风能是一种间歇性能源，风速预测存在一定误差，风电场不能提供稳定的功率，发电稳定性较差；另外,风电场的功率波动会影响当地电网的电能质量，产生电压波动和闪变。因此,大型风力发电场(以下简称风电场)必须配合传统的发电站共同控制电网，例如，定时调控电网的功率潮流(有功功率和无功功率)、电压和频率等。为提高电网的安全稳定性以及对风电出力调整的合理性，目前调度通过自动发电控制系统(AGC)来实现风电出力的自动调节。风电场具备有功调节能力，根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。风电集控系统配置有功功率控制分配功能，接收并自动执行调度部门远方发送的有功功率控制信号，确保风电场最大有功功率值及有功功率变化值不超过电网调度部门的给定值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的一种风电场有功功率控制方法，该方法提高了风电场输出电能质量并且保证了风电场输出功率的稳定性，减小了风力发电的随机性和波动性对电网产生的不利影响。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种风电场有功功率控制方法，所述方法包括如下步骤：步骤1.调取所述风电场的运行数据，并根据所述运行数据求得风电场有功功率控制模型的输入参数；步骤2.根据所述输入参数，建立所述风电场的平均分配模型和经济运行分配模型；步骤3.判断所述风电场中的风机的发电功率是否大于等于最小发电额定功率；若是，则进入步骤4；若否，则进入步骤7；步骤4.判断输入运行模式指令；若所述输入运行模式指令为平均分配指令，则进入步骤5；若所述输入运行模式指令为经济运行分配指令，则进入步骤6；步骤5.根据所述风电场的平均分配模型控制与调节所述风电场有功功率；步骤6.根据所述风电场的经济运行分配模型控制与调节所述风电场有功功率；步骤7.所述风机触发低于最低发电功率故障而停机，并判断所述风机的启动命令；若所述启动命令为手动启动模式，则根据所述命令启动所述风机；若所述启动命令为自动启动模式，则进入步骤8；步骤8.根据停机自启动算法启动所述风机。优选的，所述步骤1包括：1-1.从风电监控数据中调取所述风电场的运行数据，所述运行数据包括：实际发电功率Pi、上级调度AGC控制最大有功功率值P0及t时刻风机检修时间Ci(t)、；1-2.根据所述运行数据，求得风电场有功功率控制模型的输入参数，所述输入参数包括：实际发电功率Pi与调度调节功率的偏差系数K、风机状态函数Si(t)及风机的运行数量N。优选的，所述1-2包括：a.根据所述运行数据，计算实际发电功率Pi与调度调节功率的偏差系数K：式(1)中，且Pimin≤Pi≤Pimax，Pimax为风机Wi的额定最大功率，Pimin为风机Wi的额定最小功率；n为参加功率调节的机组台数；b.计算风机状态函数Si(t)：式(2)中，设定风机Wi在t时刻运行状态为false表示异常状态，所述异常状态为可能存在通信故障、告警或者实际平均功率比风速预测功率大的状态；true表示正常状态；tstart,为t时刻的起始时间；tend为t时刻的终止时间；Scomm为通信状态；Salarm为告警状态，指30s控制周期内的实时平均功率；指30s控制周期内的平均风速；Ppre为根据风速预测输出功率；Vmax为最大控制速度；P额定为额定功率；c.根据所述风机状态函数Si(t)，计算风机的运行数量N：式(3)中，m为所有风机数量，N∈[1,m]。优选的，所述步骤2，包括：2-1.根据所述输入参数，建立所述风电场的平均分配模型：式(4)中，n为参加功率调节的机组台数；Pi(t)为t时刻发电功率；Wi为风电场限电量预测值；2-2.平均分配模式下，将风电功率限制按风机额定功率平均分配到各风电机组，当风机的分配值小于最小额定功率时，风机发电功率限制为最小额定功率；当分配制大于最大额定功率时，其功率分配值为最大额定功率；即将式(4)中的Pi(t)代入下面数学模型如下：式(5)中，ΔP为风机Wi的额定最大功率与t时刻发电功率Pi(t)的差值，|ΔP|＝|Pimin-Pi(t)|；2-3.根据所述输入参数，建立所述经济运行分配模型；优选的，所述步骤5，包括：5-1.判断当前实际发电总功率若则依次检查各个正在发电运行的风机Wi的状态Si(t)，若存在风机Wi的状态Si(t)为异常状态，则停机检查当前实际发电总功率；若即停止调节；重复判断过程，直到所有异常状态的所述风机都停止运行；5-2.当剩余的所述风机状态都正常，则按风电场的平均分配模型进行功率分配，比较功率分配值Pi(t)与控制周期内的实时平均功率，按式(5)进行处理；当风电场按照期望输出功率进行升功率控制；当风电场按分配功率进行降功率控制。优选的，所述步骤6，包括：6-1.依次判断各所述风机状态，计算运行风机的台数和实际运行风机的实际发电总功率若当前实际发电总功率则依次检查各个正在发电运行的风机Wi的状态Si(t)；若存在所述风机i的状态Si(t)为异常状态，则停机检查当前实际发电总功率；若则停止调节；重复判断过程，直到所有异常状态的所述风机都停止运行；6-2.检查当前实际发电总功率若则把所有运行的所述风机检修时间按从早到晚排序{Ci(t)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场有功功率控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.调取所述风电场的运行数据，并根据所述运行数据求得风电场有功功率控制模型的输入参数；步骤2.根据所述输入参数，建立所述风电场的平均分配模型和经济运行分配模型；步骤3.判断所述风电场中的风机的发电功率是否大于等于最小发电额定功率；若是，则进入步骤4；若否，则进入步骤7；步骤4.判断输入运行模式指令；若所述输入运行模式指令为平均分配指令，则进入步骤5；若所述输入运行模式指令为经济运行分配指令，则进入步骤6；步骤5.根据所述风电场的平均分配模型控制与调节所述风电场有功功率；步骤6.根据所述风电场的经济运行分配模型控制与调节所述风电场有功功率；步骤7.所述风机触发低于最低发电功率故障而停机，并判断所述风机的启动命令；若所述启动命令为手动启动模式，则根据所述命令启动所述风机；若所述启动命令为自动启动模式，则进入步骤8；步骤8.根据停机自启动算法启动所述风机。

【技术特征摘要】
1.一种风电场有功功率控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.调取所述风电场的运行数据，并根据所述运行数据求得风电场有功功率控制模型的输入参数；步骤2.根据所述输入参数，建立所述风电场的平均分配模型和经济运行分配模型；步骤3.判断所述风电场中的风机的发电功率是否大于等于最小发电额定功率；若是，则进入步骤4；若否，则进入步骤7；步骤4.判断输入运行模式指令；若所述输入运行模式指令为平均分配指令，则进入步骤5；若所述输入运行模式指令为经济运行分配指令，则进入步骤6；步骤5.根据所述风电场的平均分配模型控制与调节所述风电场有功功率；步骤6.根据所述风电场的经济运行分配模型控制与调节所述风电场有功功率；步骤7.所述风机触发低于最低发电功率故障而停机，并判断所述风机的启动命令；若所述启动命令为手动启动模式，则根据所述命令启动所述风机；若所述启动命令为自动启动模式，则进入步骤8；步骤8.根据停机自启动算法启动所述风机。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：1-1.从风电监控数据中调取所述风电场的运行数据，所述运行数据包括：实际发电功率Pi、上级调度AGC控制最大有功功率值P0及t时刻风机检修时间Ci(t)、；1-2.根据所述运行数据，求得风电场有功功率控制模型的输入参数，所述输入参数包括：实际发电功率Pi与调度调节功率的偏差系数K、风机状态函数Si(t)及风机的
\t运行数量N。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述1-2包括：a.根据所述运行数据，计算实际发电功率Pi与调度调节功率的偏差系数K：K=|ΣinPi-P0|P0---(1);]]>式(1)中，且Pimin≤Pi≤Pimax，Pimax为风机Wi的额定最大功率，Pimin为风机Wi的额定最小功率；n为参加功率调节的机组台数；b.计算风机状态函数Si(t)：式(2)中，设定风机Wi在t时刻运行状态为Si(t)=true,t∈[tstart,tend]false,t∈[tstart,tend],]]>false表示异常状态，所述异常状态为可能存在通信故障、告警或者实际平均功率比风速预测功率大的状态；true表示正常状态；tstart,为t时刻的起始时间；tend为t时刻的终止时间；Scomm为通信状态；Salarm为告警状态，指30s控制周期内的实时平均功率；指30s控制周期内的平均风速；Ppre为根据风速预测输出功率；Vmax为最大控制速度；P额定为额定功率；c.根据所述风机状态函数Si(t)，计算风机的运行数量N：N=Σi=1i=mf={Si(t)=true,...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娟，陈光，鲁丽萍，姚春琴，余英，李武峰，王献丽，张强，
申请(专利权)人：北京国网普瑞特高压输电技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11