【技术实现步骤摘要】
一种风电场自动发电系统控制方法
本专利技术涉及风力发电的
，尤其是指一种风电场自动发电系统控制方法。
技术介绍
业内习知，风电场自动发电系统(简称AGC)是基于综合预测技术，对风电场的有功功率进行智能管理，实时控制风场出力跟踪既定预测曲线及其它并网综合需求的发电管理系统。AGC是能量管理系统EMS中的一项重要功能。现有的风电场有功功率分配原则为风速越高的风电机组出力越大，并对风电场各种中风速条件设定权重因子，以此作为风电场有功分配的依据。这种分配方法可以保证高峰条件下的风机出力较大，但过多地依赖经验来确定权重因子，难以达到最优分配。风电场应具备自动发电控制能力，在系统调度周期内，以风电机组运行状态为依据，主控控制机组输出功率，满足系统调度要求。风电场内有功分配算法是风电场层AGC的核心。现有的AGC控制策略一般按照等裕度或者等比例方式，直接进行有功分配，而没有对风机的实际运行状态做过多的考虑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种合理可靠的风电场自动发电系统控制方法，该方法充分地考虑了风机的各种状态，机组的环境温度，使得机组在冬季环境中，机组尽量运行，减少由于环境温度过低，机组内液体结冰的问题；考虑机组的开机停机时间，尽量较少机组频繁启停机操作；考虑机组的裕度，提出了一种对全场机组分层分类的方式，对不同队列的机组采用不同控制策略。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种风电场自动发电系统控制方法，该方法是风电场自动发电系统通过通讯管理机获取调度目标值，检测风电场关口表获得风场上网功率，采集风机主控的相关信息，将...
【技术保护点】
1.一种风电场自动发电系统控制方法，其特征在于：该方法是风电场自动发电系统通过通讯管理机获取风场调度目标值，检测风电场关口表获得风场上网功率，采集风机主控的相关信息，将所有采集信息进行计算判断后，给各个风机机组下发有功功率控制命令，主控接收并执行功率控制命令，以达到风场实际上网功率跟随调度目标值的目的；其包括以下步骤：1)采集调度下发全场控制命令值和风电场并网点上网功率值，计算目标值与实际值的差值：ΔP＝PGref‑Pfarm其中：PGref是调度控制目标值；Pfarm是风电场并网点关口表实际测量的上网功率值；ΔP是目标值与实际值的功率差值；2)限制风电场有功功率变化率为了防止全场功率出现大的波动，需要对风电场1min,10min功率变化率进行限制，进行功率变化率限制后的功率差值为ΔPFset；ΔPFset＝lim it(ΔP)其中：ΔP是目标值与实际值的功率差值；ΔPFset是经过1分钟，10分钟变化率限制后的功率差值；3)判断ΔPFset是否在死区范围内，如果在死区范围内直接进行数据输出处理执行步骤5)，否则执行步骤4)；4)如果ΔPFset＞delt，表示上网功率值低于目标值，需...
【技术特征摘要】
1.一种风电场自动发电系统控制方法，其特征在于：该方法是风电场自动发电系统通过通讯管理机获取风场调度目标值，检测风电场关口表获得风场上网功率，采集风机主控的相关信息，将所有采集信息进行计算判断后，给各个风机机组下发有功功率控制命令，主控接收并执行功率控制命令，以达到风场实际上网功率跟随调度目标值的目的；其包括以下步骤：1)采集调度下发全场控制命令值和风电场并网点上网功率值，计算目标值与实际值的差值：ΔP＝PGref-Pfarm其中：PGref是调度控制目标值；Pfarm是风电场并网点关口表实际测量的上网功率值；ΔP是目标值与实际值的功率差值；2)限制风电场有功功率变化率为了防止全场功率出现大的波动，需要对风电场1min,10min功率变化率进行限制，进行功率变化率限制后的功率差值为ΔPFset；ΔPFset＝limit(ΔP)其中：ΔP是目标值与实际值的功率差值；ΔPFset是经过1分钟，10分钟变化率限制后的功率差值；3)判断ΔPFset是否在死区范围内，如果在死区范围内直接进行数据输出处理执行步骤5)，否则执行步骤4)；4)如果ΔPFset＞delt，表示上网功率值低于目标值，需要提高风电场的出力，执行升功率分配策略，计算每台机组的dPiset；如果ΔPFset＜-delt，表示上网功率值高于调度目标值，需要减少风电场的出力，执行降功率分配策略，计算每台机组的dPiset；其中，delt是控制策略参数定值，表示执行死区值；dPiset是单台机组的功率变化值；5)控制策略数据输出处理5.1)对dPiset进行主控限速处理dPiset为分配策略计算得到的单机功率变化值，需要进行限速处理，防止输出功率波动过大；5.2)计算预下发功率值PisetPimea是机组实际有功功率值，采集主控信息获取，dPiset为分配策略计算得到功率变化值，Piset为预下发功率值；5.3)输出限制处理Piset_now＝Pisetif(Piset_now≥PiN)Piset_now＝PiNelseif(Piset_now≥Pimax+300)Piset_now＝PiN式中，PiN为机组的额定功率值，Pimax为下个控制周期机组能够输出的最大有功功率，即在当前风速下的超短期风电机组预测功率，Piset_now为最终计算输出至主控风机功率设定值；6)将各个风机功率设定值Piset_now下发至主控。2.根据权利要求1所述的一种风电场自动发电系统控制方法，其特征在于：步骤4)中，在升功率分配策略中，对于风机来说为了达到提升整场上网功率的目的，能够通过对正在运行的机组，且其预测下一个周期功率大于实发功率的机组进行提升功率操作，或者对正在停机的机组，进行启机操作这两种方式来提升全场功率；所述升功率分配策略，包括以下步骤：4.1.1)对全场的风机进行分层分类为了提升全场的功率，只能对满足条件的机组进行升功率操作，或者正在停机机组进行开机操作，因此需要对机组进行分类，找出具备升功率能力的机组，具体如下：全场所有风机：风电场所有风机，根据风机的的状态分为可控机组CtrlDFIG队列和不可控机组队列；可控机组CtrlDFIG队列：风机主控能够执行风电场自动发电系统控制命令的机组，根据风机并网状态将机组分为正在运行机组RunDFIG队列和正在停机StopDFIG队列；不可控机组队列：处于故障中的机组和标杆风机；正在运行机组RunDFIG队列：是指正在并网发电中的机组，比较风机的最大有功功率Pimax和实测功率Pimea大小能够将机组分为增裕度队列InMarque队列和不可增裕度队列；正在停机机组StopDFIG队列：是指风电场自动发电系统控制其停机的机组，根据风机的停机时间将机组分为停机时间长且满足停机时间StopG_sc队列和停机时间短且不满足停机时间的StopG_nsc队列；增裕度队列InMarque：是指正在运行机组RunDFIG队列中，Pimax＞Pimea的机组，Pimax是机组能够输出的最大有功功率，即在当前风速下的风电机组预测功率，由风功率系统根据风机状态和当前风速信息计算得到，Pimea是机组的实测功率，Pimax＞Pimea表示风机的最大有功功率值大于实测功率，代表机组具备提升功率的能力，本周期发电功率为Pimea，下个周期其输出功率能够提高至Pimax；满足停机时间机组StopG_sc：是指正在停机机组StopDFIG队列中机组，是机组已停机时间，由通讯管理机采集主控信息获取；是机组最短停机时间，为控制策略参数定值；表示机组已停机时间大于最短停机时间的机组，机组此时进行开机操作不会对风机硬件系统产生大影响；不满足停机时间机组StopG_nsc：是指正在停机机组StopDFIG队列中机组，是机组已停机时间；是最短停机时间，是控制策略定值，表示机组已停机时间小于最短停机时间的机组，停机时间短，短期内尽量不要进行开机操作，否则会导致机组频繁启停机，不利于机组硬件寿命；对于此队列中机组根据已停机时间从长到短进行排序，停机时间长的机组排在前面，优先启机；4.1.2)计算温度相关的增裕度权值wadd和开机权值wop，计算增裕度队列InMarque的升功率系数CiAP以及停机机组StopDFIG队列的升功率系数CiAP；a、计算增裕度权值waddwadd是与环境温度相关的增裕度权值，其计算方法如下：停机机组的开机权值：wop＝1-wadd其中，tcel是环境温度，wadd是增裕度权值，由外界环境温度值决定，wop是开机权值；环境温度越高，则wadd值越大，表示正在运行机组提升功率的概率越大，在夏季环境中，正在运行机组提升功率的概率大，机组进行开机的概率低；环境温度越低，则wadd值越小，wop值越大，表示停机机组进行开机的概率越大，在冬季低温时，提高了停机机组开机的概率，使得机组尽量开机运行，提高机组内部环境温度，能够有效的防止风机内各种液体在低温环境中结冰的问题；b、计算增裕度队列InMarque的升功率系数CiAP①计算增裕度队列机组的增裕度系数其中，Ciadd是增裕度系数，其值越大，表示机组裕度值越大，机组能够提升的功率值越多；PiN是机组的额定功率值，机组参数；②计算机组的升功率系数CiAPCiAP＝wadd*Ciadd其中，wadd是增裕度权值，由环境温度决定的权值；Ciadd是增裕度系数，CiAP是升功率系数，升功率系数值越大，表示机组提升功率的概率越大；机组提升功率的能力不仅与机组的裕度功率值相关，还与环境温度相关，CiAP是一个综合系数值；c、计算停机机组StopDFIG队列的升功率系数CiAP①计算停机机组队列的增裕度系数其中：Ciadd是增裕度系数，wsp是控制策略定值参数，是考虑到开机延迟系数为一个定值，0<wsp<1，机组由停机状态到运行状态需要运行时间，在下一个周期内其运行功率无法达到Pimax，而是wspPimax；②计算停机机组队列的开机系数Cioc对于停机机组，既需要考虑风机的升功率能力，选择升功率能力大的机组，能够减少开机机组的数量，但是同时也要考虑机组的停机时间，不能对刚停机的机组进行开机操作，以免机组频繁启机，缩短风机寿命，综合考虑以上两个因素，采用加权的方式计算机组的开机系数，开机系数值越大表示机组由停机状态进入启机操作的相对概率越大；其中，wst是停机时间的权值，为控制策略定值参数；wpa是增裕度的权值，为控制策略参数定值；Cioc是计算得到的停机机组队列的开机系数；Cist是机组累计停机时间系数，取值范围为(0,1)，表示机组在近30天内的累计停机之间占比，其计算方法如下：其中，tistop是第i台机组近30天累计停机时间，单位为小时，tref＝720为固定值；Cisp是机组潜在增裕度系数，取值范围为(0,1)，表示停机机组启机的升功率能力，其计算方法如下：Cisp是第i台机组潜在增裕度系数；③计算停机机组的升功率系数CiAPCiAP＝wop*Cioc其中，wop是开机权值，由环境温度决定，Cioc是计算得到的机组的开机系数，CiAP是升功率系数；停机机组的升功率系数与当前的环境温度，机组的预测功率值，机组停机时间都相关，是一个综合系数值；4.1.3)生成升功率队列IncrPwquea、统计增裕度InMarque队列机组和满足停机时间StopG_sc队列机组的升功率能力sum_incPw；①统计增裕度InMarque队列中所有机组的升功率能力sum_incPw1＝∑(Pimax-Pimea)，i∈InMarquesum_incPw1是增裕度InMarque队列中所有机组升功率能力；②统计满足停机时间的停机队列StopG_sc所有机组的升功率能力sum_incPw2＝∑Pimax，i∈StopG_scsum_incPw2是停机队列中满足停机时间StopG_sc队列的所有机组的升功率能力值；③统计增裕度InMarque队列中机组按照预测最大功率运行，满足停机时间StopG_sc队列机组开机运行到预测最大功率能够提升功率值：sum_incPw＝sum_incPw1+sum_incPw2sum_incPw是增裕度InMarque队列和满足停机时间StopG_sc机组总的升功率能力值；b、比较sum_incPw和需求升功率值ΔPFset比较机组升功率能力值sum_incPw与升功率需求值ΔPFset，有两种情况：第一种情况，若sum_incPw≥ΔPFset，表示增裕度机组InMarque进行升功率，满足停机时间机组StopG_sc进行开机即可满足升功率需求，无需对不满足停机时间的机组进行启机操作，避免风机的频繁启机；第二种情况，若sum_incPw＜ΔPFset表示需要对不满足停机时间StopG_nsc的机组进行开机操作，才能够满足升功率需求，跟随调度功率目标具有更高的优先级，需要对停机时间短的StopG_nsc中部分或全部机组进行开机操作才能够将功率提升到调度目标值；c、对第一种情况sum_incPw≥ΔPFset的处理表示无需对不满足停机时间的StopG_nsc队列机组进行开机操作；Startque＝StopG_sc+Null＝StopG_scStopG_sc是停机队列中停机时间长，满足最短停机时间的机组队列，Startque是可启机队列；d、对第二种情况sum_incPw＜ΔPFset的处理表示需要对不满足停机时间的StopG_nsc队列机组选择机组进行开机操作，不满足停机时间StopG_nsc队列机组是已停机时间未达到最短停机时间设定值，此时进行开机运行操作，不利于机组寿命，但跟随调度功率目标值具有更高的优先级，此种工况，仍然会选择StopG_nsc队列机组进行开机操作，StopG_nsc队列已经根据停机时间进行了排序，停机时间长的机组，优先开机；依次选择StopG_nsc机组，在sum_incPw基础上累计机组由停机状态转为并网状态能够提升功率值Pimax，直到sum_incPw≥ΔPFset；被选择的机组和StopG_nsc队列共同组成可启机队列Startque；Startque＝StopG_sc+StopG_nsc(部分或全部机组)Startque是可启机队列；e、对增裕度队列InMarque机组根据增裕度系数Ciadd从大到小的顺序进行排序；对可启机队列Startque机组根据开机系数Cioc从大到小进行排序；f、增裕度队列InMarque和可启机队列Startque共同组成升功率队列IncrPwqueIncrPwque＝InMarque+StartqueIncrPwque是升功率队列，对此队列中机组根据升功率系数CiAP值从大到小的顺序进行排序；对IncrPwque队列中机组按照升功率系数CiAP进行排序后，由于不满足开机时间的机组进行了开机操作，使得机组升功率能力大幅度提升，原来的升功率机组可能不需要进行升功率即可满足需求；故并不需要对IncrPwque队列中所有机组都进行提升功率，而需要根据风机状态判断，依次选择机组进行提升功率或者开机操作，直到满足升功率需求ΔPFset；4.1.4)从IncrPwque队列中选择机组生成待调节队列ReRegque计算IncrPwque队列中单台机组的升功率能力，对来自增裕度队列InMarque队列和开机队Startque列计算方法不同；对于来自InMarque队列计算方法如下：Piw＝w_incrm*(Pimax-Pimea)w_incrm是增裕度队列的增功率权值，0＜w_incrm≤1为控制策略定值参数，Piw是经过权值计算后的升功率能力；对于来自Startque队列计算方法如下：Piw＝w_sp1*Pimaxw_sp1是开机机组的增功率权值，0＜w_sp1≤1为控制策略定值参数，Piw是经过权值计算后的升功率能力；对IncrPwque队列中机组，依次选择机组进行功率累加Piw，直到∑Piw≥|ΔPfset|，生成待调节队列ReRegque；计算待调节ReRegque队列中所有机组的增裕度系数和：sum_Ciadd＝∑Ciadd,i∈ReRegqueCiadd是单台机组的增裕度系数，sum_Ciadd是ReRegque队列所有机组的增裕度系数和；4.1.5)对ReRegque队列中机组进行功率分配ReRegque队列机组为从升功率IncrPwque队列中选择的机组，有的机组来自增裕度队列InMarque，有的来自可启机队列Startque；a、先分配从可启机队列Startque中机组的升功率值，依次扫描ReRegque队列中机组，如果机组来自可启机队列Startque队列：sum_Pset_st＝∑dPiset，i∈ReReque中来自Startque队列的机组Ciadd是机组的增裕度系数，sum_Ciadd是ReRegque队列所有机组升功率系数和，dPiset是单机分配需要提升的功率值，sum_Pset_st是ReRegque队列中所有来自Startque队列的升功率变化值和；b、计算ReRegque队列中剩余的其它机组待分配功率，即从增裕度InMarque队列中选择的机组待分配功率：sum_Pset_rm＝ΔPfset-sum_Pset_stsum_Pset_rm是剩余的需要对来自InMarque队列机组分配的功率值；统计队列中来自InMarque队列所有机组的增裕度系数值：sum_Ciadd_rm＝∑Ciadd，i∈ReRegque队列中来自InMarque队列机组Ciadd是机组的增裕度系数，sum_Ciadd_rm是ReRegque队列中来自InMarque所有机组增裕度系数和，dP是理论分配功率值，dPis...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，欧柳利，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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