一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方法技术

本发明专利技术公开了一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方法。该方法既能够减少总的风能捕获损失量，又能完成调度目标。考虑到在不同的风速条件下，所提方案根据所设定的不同利用率，对每个风力发电机的功率输出进行定向跟踪，并根据风机转子转速进行自适应调整，以减少风能捕获能量的损失。同时，风力发电机群可以在叶片转子中存储更多的旋转动能，在以后需要时释放出来，转化为风力发电系统的有功输出，以提供系统功率支撑。结果表明，与传统的固定利用率下负荷分摊方案相比，该方案可以减少总体风能捕获的损失。随着未来风力发电系统的不断普及，该方案在电力工业方面具有广泛的应用价值。

A Load Allocation Control Method for Wind Farm with Variable Utilization Rate

The invention discloses a wind farm load sharing control method with variable utilization ratio. This method can not only reduce the total loss of wind energy capture, but also achieve the scheduling objectives. Considering the different wind speed conditions, the proposed scheme can track the power output of each wind turbine according to the set utilization ratio, and adjust the rotor speed adaptively to reduce the loss of wind energy capture energy. At the same time, wind turbines can store more rotational kinetic energy in the blade rotor and release it when needed in the future, which can be converted into active output of wind power generation system to provide system power support. The results show that compared with the traditional load allocation scheme under fixed utilization ratio, the scheme can reduce the total loss of wind energy capture. With the popularization of wind power generation system in the future, the scheme has a wide application value in the power industry.

【技术实现步骤摘要】
一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方法
本专利技术涉及一种风机集群控制方案，尤其是涉及一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方法。
技术介绍
风电容量稳步增长，引发了人们对电力系统安全可靠运行的担忧。特别是变速风电机组采用的最大功率点跟踪算法，在风力发电量大于系统需要时，可能导致电力系统供需失衡。因此，传统的同步发电机需要在较低负载水平运行一段时间，甚至需要关闭一段时间，才能在系统中实现功率平衡。但是这样减少了风机的生命周期，增加了运营成本。一种直接的解决方案是利用储能系统，如飞轮、压缩空气或超级电容，可以按照最大功率点跟踪算法平滑发电，以满足系统运营商设定的调度需求。然而，从技术和经济角度来看，有一些问题可能会妨碍这些技术的广泛使用——飞轮和超级电容等设备容量低，在执行系统操作员的调度命令时可能有很大困难。此外，储能系统在考虑充放电损耗、安装投资和生命周期等条件时，并不经济。因此，有必要研究新的控制方案，以充分利用风力发电机的自身潜力。负载分摊控制算法，可以使风机按照调度命令对某风电场的输出功率进行调节，实现系统之间的功率平衡。具体来说，当系统中存在过度发电时，风机可以通过降负荷控制策本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)针对单个风机进行建模，给出风能与机械能的转换计算式；2)关注风机之间的尾流相互作用进行风机群建模，；3)当系统欠负荷时，给出风机群中降利用率的负荷分摊控制方法，抑制部分输出功率；4)当系统过负荷时，给出风机群中升利用率的负荷分摊控制方法，提高部分输出功率。

【技术特征摘要】
1.一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)针对单个风机进行建模，给出风能与机械能的转换计算式；2)关注风机之间的尾流相互作用进行风机群建模，；3)当系统欠负荷时，给出风机群中降利用率的负荷分摊控制方法，抑制部分输出功率；4)当系统过负荷时，给出风机群中升利用率的负荷分摊控制方法，提高部分输出功率。2.根据权利要求1所述的一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方案，其特征在于：所述的步骤1)中的风能转化为机械能的计算式由以下公式1给出：其中，ρ为空气密度(kg/m3)，R为转子叶片半径(m)，υω为风速(m/s)，λ为叶尖速比，β为螺旋角(deg)，Cp表示功率系数，g为相关系数，g＝ρπR2υω3/2，功率系数Cp表达式由以下公式2给出：其中，叶尖速比λ为：其中，kg为变速箱的齿轮传动比，ωt和ωD分别为风机和双馈感应发电机转动角速度，通常情况下，当Pwind低于额定功率时，β会设定为零，此时，Cp是只关于λ的函数，且在某λ特定值时，有最大值Cpmax，此时对于给定的υω，风力发电机可获得最大功率和最优转速ωDopt。3.根据权利要求1所述的一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方案，其特征在于：所述的步骤2)中的风机群建模主要关注风力机之间的尾流相互作用，假设尾流风速是线性扩张的，对于任意风机i(i∈n，共有n台风机)，考虑尾流影响下的风速可由以下公式3给出：Vi＝V∞(1-δVi)(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建良，齐冬莲，李真鸣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33