專利名稱：一種提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源發(fā)電及接入技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法。
背景技術(shù)：
自2005年《可再生能源法》頒布以來，我國風(fēng)電發(fā)展迅猛。目前，我國風(fēng)電并網(wǎng)容量已經(jīng)超過43GW，并網(wǎng)風(fēng)電場超過600個。根據(jù)國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，2020年，我國風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到150GW，S卩，風(fēng)電將以每年超過IOGW的速度持續(xù)增長。然而，由于我國風(fēng)資源豐富地區(qū)多在“三北”地區(qū)，90%以上的風(fēng)電以集中開發(fā)方式聚集在“三北”地區(qū)，且大部分風(fēng)電場并入電網(wǎng)薄弱的偏遠(yuǎn)地區(qū)，當(dāng)?shù)刎?fù)荷需求有限，需要依靠堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架 結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)全部外送。受我國風(fēng)電集中式開發(fā)、電網(wǎng)建設(shè)滯后及電カ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制，大風(fēng)時段部分地區(qū)風(fēng)電場出力受限已是普遍現(xiàn)象。由于風(fēng)カ發(fā)電能力大小主要取決于風(fēng)資源大小，單臺風(fēng)電機(jī)組和全場風(fēng)電出力具有很大波動性，對風(fēng)電的準(zhǔn)確控制不同于常規(guī)電源發(fā)電的確定可預(yù)知控制，風(fēng)電的準(zhǔn)確控制難度較大，一方面需要把握風(fēng)電變化趨勢及其一定范圍內(nèi)的波動特性，另ー方面需要折中風(fēng)電控制的經(jīng)濟(jì)性損失，通過協(xié)調(diào)優(yōu)化才能達(dá)到準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性的要求。目前，絕大部分風(fēng)電場尚未實(shí)現(xiàn)有功功率的自動控制，運(yùn)行人員靠人工切除風(fēng)機(jī)來響應(yīng)調(diào)度端的要求，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組頻繁啟停，不能緊跟調(diào)度機(jī)構(gòu)下發(fā)的限值指令，風(fēng)電場運(yùn)行效率較低。雖然國內(nèi)外的ー些學(xué)者對風(fēng)電場有功功率控制策略進(jìn)行了一定的研究，甚至部分風(fēng)機(jī)廠商已經(jīng)推出了用于控制自己品牌風(fēng)機(jī)的風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)，但現(xiàn)有的控制策略均以風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)當(dāng)前有功值與控制目標(biāo)的差來指導(dǎo)風(fēng)電場的有功控制，在風(fēng)機(jī)功率分配過程中也采用平均分配的方式，未能充分考慮風(fēng)電場內(nèi)各風(fēng)電機(jī)組間發(fā)電的空間差異以及控制周期內(nèi)風(fēng)電機(jī)組有功輸出的波動性。因此，勢必造成發(fā)電空間的浪費(fèi)，影響風(fēng)電場的發(fā)電效率。同時，現(xiàn)有的控制策略都僅應(yīng)用于所有風(fēng)電機(jī)組均具備功率連續(xù)調(diào)節(jié)能力的風(fēng)電場，而未考慮大型風(fēng)電場內(nèi)包含多種類型風(fēng)電機(jī)組，包括失速型風(fēng)機(jī)，或因某種原因不能參與有功控制的風(fēng)電機(jī)組等情況，因此不利于實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法。支持風(fēng)電場內(nèi)包含失速型風(fēng)機(jī)或因某種原因不能參與有功控制的風(fēng)電機(jī)組的情況，同時充分考慮風(fēng)電場內(nèi)各風(fēng)電機(jī)組間的空間差異以及控制周期內(nèi)風(fēng)電機(jī)組有功輸出的波動性，采用長、短兩種控制周期進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，合理安排各風(fēng)電機(jī)組的啟停和控制目標(biāo)，使整個風(fēng)電場的有功輸出緊跟控制目標(biāo)值，最大限度地提高風(fēng)電場的發(fā)電效率及風(fēng)能利用率。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
一種提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法，所述控制方法包括以下步驟步驟I :測量并存儲風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)有功功率、測風(fēng)塔的測量數(shù)據(jù)、風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)；步驟2 :判斷是否執(zhí)行長控制周期控制、短控制周期控制或二者均不執(zhí)行，若執(zhí)行長控制周期控制，則執(zhí)行步驟3，若執(zhí)行短控制周期控制則執(zhí)行步驟4，若二者均不執(zhí)行則返回步驟I ;步驟3 :計(jì)算所述風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的最大理論發(fā)電功率Pし，挑選參與所述短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組，然后計(jì)算風(fēng)電機(jī)組啟停狀態(tài)和控制目標(biāo)，將計(jì)算結(jié)果下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控； 步驟4 :判斷風(fēng)電場有功功率實(shí)際值Pttrtal與風(fēng)電場有功率控制目標(biāo)值Paim的差值是否超過控制死區(qū)，若是則執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組的有功功率調(diào)節(jié)，若否則返回步驟I。所述步驟I中，測風(fēng)塔的測量數(shù)據(jù)包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度和氣壓，所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)包括有功功率、齒輪箱轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)槳距角和機(jī)頭風(fēng)速。所述步驟2中，根據(jù)所述風(fēng)電場有功率控制目標(biāo)值Paim變化情況、風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率和計(jì)時器的更新情況判斷是否執(zhí)行長控制周期控制、短控制周期控制或二者均不執(zhí)行。所述步驟3包括以下步驟步驟3-1 :根據(jù)所存儲風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)計(jì)算所述風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的最大理論發(fā)電功率Piniax ；步驟3-2 :根據(jù)所述風(fēng)電機(jī)組特性和最大理論發(fā)電功率Pし計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的最小可控理論發(fā)電功率Pimin，對于失速型風(fēng)電機(jī)組和只能參與啟停控制而不能參與有功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組，設(shè)置其最小可控理論發(fā)電功率Pimin等于最大理論發(fā)電功率Pimax ；步驟3-3 :計(jì)算不能參與啟停和有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的理論發(fā)電功率合P?！?，所述P。—等于不能參與有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電功率Pし之和，即P?！? Σ Pし，則可參與有功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)
合Prrf等于な與 I outcontrol ぺ~ 步驟3-4 :若可參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組最小理論發(fā)電功率Pittoeshtjld與參與有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組滿足Pし〉Pittosht5ld,則該風(fēng)電機(jī)組為可參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組，其可調(diào)節(jié)容量Piatuust等于Pi
max ヲ P threshold
之差，即Pi
adjust P max P threshold
可參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組中選擇Piatuust相對較大的風(fēng)電機(jī)組作為參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組，直到所選風(fēng)電機(jī)組的可調(diào)節(jié)容量總合滿足要求或無風(fēng)電機(jī)組可選；步驟3-5 :計(jì)算不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組啟停狀態(tài)；以Piatuust最大值為目標(biāo)，計(jì)算參與短控制周期的風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的預(yù)測有功功率合Pstort■，所述Pshtjrtsum等于參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組最小理論發(fā)電功率
P threshold
求合，即
Pshortsum ^ P threshold，
則不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)合
^ longref^ ref —^ I short sum ^~ レ P 1^longref 1 ref I short sum 計(jì)算不參與短控制周期控制的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最大出力合Psummax和最小出力合Psumiin,所述Psumiax等于不參與短控制周期控制的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電功率Pimax之和，Ps_in等于不參與短控制周期控制的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最小可控理論發(fā)電功率Pimin之和；若PlmgMf>Psu_ax，則優(yōu)先選擇能參與有功功率調(diào)節(jié)的停運(yùn)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行啟機(jī)操作，在同類風(fēng)電機(jī)組中，優(yōu)先選擇Pimax較大的停運(yùn)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行啟機(jī)操作，并將該風(fēng)電機(jī)組的
Pし加到Ps_x中，直到P longref '''''- Psummax
或無風(fēng)電機(jī)組可選；若PlmgMf〈Psu_in，則優(yōu)先選擇Pimin較大的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行停機(jī)操作，并將該風(fēng)機(jī)
中去除，直到
Plongref Psummin
或無風(fēng)電機(jī)組可選；步驟3-6 :根據(jù)P—、Ρ:Χ以及Pimin計(jì)算不參與短控制周期控制的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)PA、f;參與啟停控制而不能參與有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的預(yù)測有功功率合Psuml等于參與啟?？刂贫荒軈⑴c有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)和即將 啟動的風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電功率Pし之和，即Psiml= Σ Pifflax;則在不參與短控制周期控制的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組中，可參與有功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組控
制目松^ Π P longref 2 為 Plongref 與 Pjsuml 差；步驟3-7 :根據(jù)PshOTtaf、Ρ:Χ以及Pimin計(jì)算參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)Pbし；根據(jù)不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的Paし和Pし，以及風(fēng)電機(jī)組的有功調(diào)節(jié)曲線和啟停曲線，計(jì)算在下一短控制周期到達(dá)前風(fēng)電機(jī)組的理論發(fā)電功率Pilmgmxt ;則參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組控制目標(biāo)合Pshtffta為Pref與Σ Pilongnext之差，其中Σ Pilongnext為不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的理論發(fā)電功率Pilmgnrart之合；步驟3-8 :將計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組啟停狀態(tài)和Piref下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控，完成本次長控制周期控制。所述步驟4包括以下步驟步驟4-1 比較當(dāng)前風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率值Pttrtal和風(fēng)電場有功功率控制目標(biāo)值Paim，二者差值是否超過控制死區(qū)，，若是則執(zhí)行下一歩，若否則返回步驟I;步驟4-2 =^Ptotal > Paiffl,即風(fēng)電機(jī)組的有功功率下調(diào)；讀取參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組有功功率Pi,并讀取Pimin;若Pi彡P(guān)ifflin,則該風(fēng)電機(jī)組不具備下調(diào)的能力，將其控制目標(biāo)設(shè)置為最小可控發(fā)電能力值，不再參與后續(xù)計(jì)算；若Pi > Pimin，其可調(diào)容量Piadjust=Pi-Pimin;根據(jù)Ptotal、Paiffl及Piatuust計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)Pし；計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組Piref值下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控，完成本次短控制周期控制，返回步驟I。步驟4-3 =^Ptotal < Paiffl,即風(fēng)電機(jī)組的有功功率上調(diào)；讀取參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組有功功率Pi,并根據(jù)所存儲的風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)以及風(fēng)功率預(yù)測信息，計(jì)算參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組下ー短控制周期的最大理論發(fā)電能力Pimax,若PiさPifflax,該風(fēng)電機(jī)組不具備上調(diào)的能力，將其控制目標(biāo)設(shè)置為當(dāng)前有功功率值，不再參與后續(xù)計(jì)算；若Pi < Pimax，該風(fēng)電機(jī)組具備上調(diào)的能力，其可調(diào)容量Piatuust=Pimax-Pi ;根據(jù)Ptotal、Paim及Piatuust計(jì)算每臺風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)P匕；計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組Pし值下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控，完成本次短控制周期控制，返回步驟I。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于I.本發(fā)明在長控制周期控制對各風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行控制目標(biāo)分配和執(zhí)行控制前，已經(jīng)考慮了每臺風(fēng)電機(jī)組下一時刻的最大理論發(fā)電功率，因此對風(fēng)機(jī)分配的控制目標(biāo)值更加合理，控制精度能夠得到保證；2.在短控制周期控制中，本發(fā)明根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)功率和有功調(diào)節(jié)性能，對部分風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行快速的有功功率調(diào)節(jié)，以消除風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電能力的預(yù)測誤差和風(fēng)電的波動，使整個風(fēng)電場的有功輸出緊跟控制目標(biāo)值，最大限度地提高風(fēng)電場的發(fā)電效率，并提高風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；3.本發(fā)明對每臺風(fēng)電機(jī)組下一時刻的最大理論發(fā)電能力進(jìn)行了預(yù)測，并在短控制周期控制中對部分風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行快速跟蹤調(diào)節(jié)，適用于對包含失速型風(fēng)機(jī)或因某種情況導(dǎo)致部分風(fēng)電機(jī)組無法參與有功控制的風(fēng)電場進(jìn)行有功功率控制。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中長控制周期控制流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中短控制周期控制流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。如圖I，一種提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法，所述控制方法包括以下步驟步驟I :測量并存儲風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)有功功率、測風(fēng)塔的測量數(shù)據(jù)、風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)；步驟2 :判斷是否執(zhí)行長控制周期控制、短控制周期控制或二者均不執(zhí)行，若執(zhí)行長控制周期控制，則執(zhí)行步驟3，若執(zhí)行短控制周期控制則執(zhí)行步驟4，若二者均不執(zhí)行則返回步驟I ;步驟3 :計(jì)算所述風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的最大理論發(fā)電功率Pimax,挑選參與所述短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組，然后計(jì)算風(fēng)電機(jī)組啟停狀態(tài)和控制目標(biāo)，將計(jì)算結(jié)果下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控；步驟4 :判斷風(fēng)電場有功功率實(shí)際值Pttrtal與風(fēng)電場有功率控制目標(biāo)值Paim的差值是否超過控制死區(qū)，若是則執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組的有功功率調(diào)節(jié)，若否則返回步驟I。所述步驟I中，測風(fēng)塔的測量數(shù)據(jù)包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度和氣壓，所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)包括有功功率、齒輪箱轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)槳距角和機(jī)頭風(fēng)速。所述步驟2中，根據(jù)所述風(fēng)電場有功率控制目標(biāo)值Paim變化情況、風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率和計(jì)時器的更新情況判斷是否執(zhí)行長控制周期控制、短控制周期控制或二者均不執(zhí)行。如圖2，所述步驟3包括以下步驟步驟3-1 :根據(jù)所存儲風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)計(jì)算所述風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的最大理論發(fā)電功率Piniax ；步驟3-2 :根據(jù)所述風(fēng)電機(jī)組特性和最大理論發(fā)電功率Pimax計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的最小可控理論發(fā)電功率Pimin，對于失速型風(fēng)電機(jī)組和只能參與啟?？刂贫荒軈⑴c有功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組，設(shè)置其最小可控理論發(fā)電功率Pimin等于最大理論發(fā)電功率Pimax ；步驟3-3 :計(jì)算不能參與啟停和有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的理論發(fā)電功率合P?！?，所述P?！扔诓荒軈⑴c有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電功率Pし之和，即P?！? Σ Pし，則可參與有功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)
合Prrf等于な與 I outcontrol ぺ~ 步驟3-4 :若可參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組最小理論發(fā)電功率Pithreshtjld與參與有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組滿足Pし〉Pittosht5ld,則該風(fēng)電機(jī)組為可參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組，其可調(diào)節(jié)容量Piatuust等于Pi
max ヲ P threshold
之差，即Pi
adjust P max P threshold
可參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組中選擇Piatuust相對較大的風(fēng)電機(jī)組作為參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組，直到所選風(fēng)電機(jī)組的可調(diào)節(jié)容量總合滿足要求或無風(fēng)電機(jī)組可選；步驟3-5 :計(jì)算不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組啟停狀態(tài)；以Piatuust最大值為目標(biāo)，計(jì)算參與短控制周期的風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的預(yù)測有功功率合Pslmrtsim，所述Psht5rtsum等于參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組最小理論發(fā)電功率
P threshold
求合，即
Pshortsum ^ P threshold，
則不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)合
^ longref^ ref —^ I short sum ^~ レ P 1^longref 1 ref I short sum 計(jì)算不參與短控制周期控制的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最大出力合Psumniax和最小出力合Psumiin,所述Psumiax等于不參與短控制周期控制的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電功率Pimax之和，Psumiin等于不參與短控制周期控制的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最小可控理論發(fā)電功率Pimin之和；若PlmgMf>Psu_ax，則優(yōu)先選擇能參與有功功率調(diào)節(jié)的停運(yùn)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行啟機(jī)操作，在同類風(fēng)電機(jī)組中，優(yōu)先選擇Pimax較大的停運(yùn)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行啟機(jī)操作，并將該風(fēng)電機(jī)組的
Pし加到Ps_x中，直到P longref '''''- Psummax
或無風(fēng)電機(jī)組可選；若PlmgMf〈Psu_in，則優(yōu)先選擇Pimin較大的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行停機(jī)操作，并將該風(fēng)機(jī)
中去除，直到
Plongref Psummin
或無風(fēng)電機(jī)組可選；步驟3-6 :根據(jù)P—、Ρ:Χ以及Pimin計(jì)算不參與短控制周期控制的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)PA、f;參與啟?？刂贫荒軈⑴c有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組下ー長控制周期的預(yù)測有功功率合Psuml等于參與啟停控制而不能參與有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電功率Pし之和，即Psiml= Σ Pifflax;則在不參與短控制周期控制的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組中，可參與有功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組控
制目松^ Π P longref 2 為 Plongref 與 Pjsuml 差；步驟3-7 :根據(jù)PshOTtaf、Ρ:Χ以及Pimin計(jì)算參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)Pbし；根據(jù)不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的Paし和Pし，以及風(fēng)電機(jī)組的有功調(diào)節(jié)曲線和啟停曲線，計(jì)算在下一短控制周期到達(dá)前風(fēng)電機(jī)組的理論發(fā)電功率Pilmgmxt ;則參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組控制目標(biāo)合Pshtffta為Pref與Σ Pilongnext之差，其中Σ Pilon gnext為不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的理論發(fā)電功率Pilmgnrart之合；步驟3-8 :將計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組啟停狀態(tài)和Piref下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控，完成本次長控制周期控制。如圖3，所述步驟4包括以下步驟步驟4-1 比較當(dāng)前風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率值Pttrtal和風(fēng)電場有功功率控制目標(biāo)值Paim，二者差值是否超過控制死區(qū)，，若是則執(zhí)行下一歩，若否則返回步驟I;步驟4-2 =^Ptotal > Paiffl,即風(fēng)電機(jī)組的有功功率下調(diào)；讀取參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組有功功率Pi,并讀取Pimin;若Pi彡P(guān)ifflin,則該風(fēng)電機(jī)組不具備下調(diào)的能力，將其控制目標(biāo)設(shè)置為最小可控發(fā)電能力值，不再參與后續(xù)計(jì)算；若Pi > Pimin，其可調(diào)容量Piadjust=Pi-Pimin;根據(jù)Ptotal、Paiffl及Piadjust計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)P匕；計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組Piref值下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控，完成本次短控制周期控制，返回步驟I。步驟4-3 =^Ptotal < Paiffl,即風(fēng)電機(jī)組的有功功率上調(diào)；讀取參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組有功功率Pi,并根據(jù)所存儲的風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)以及風(fēng)功率預(yù)測信息，計(jì)算參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組下一短控制周期的最大理論發(fā)電能力Pimax,若Pi多Pifflax,該風(fēng)電機(jī)組不具備上調(diào)的能力，將其控制目標(biāo)設(shè)置為當(dāng)前有功功率值，不再參與后續(xù)計(jì)算< Pimax，該風(fēng)電機(jī)組具備上調(diào)的能力，其可調(diào)容量Piadjust=Pimax-Pi ;根據(jù)Ptotal、Paim及Piatuust計(jì)算每臺風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)Piref;計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組PiM值下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控，完成本次短控制周期控制，返回步驟I。 綜上所述，本發(fā)明采用長、短兩種控制周期進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，合理安排各風(fēng)電機(jī)組的啟停和控制目標(biāo)，使整個風(fēng)電場的有功輸出緊跟控制目標(biāo)值，最大限度地提高風(fēng)電場的發(fā)電效率及風(fēng)能利用率。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法，其特征在于所述控制方法包括以下步驟 步驟I:測量并存儲風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)有功功率、測風(fēng)塔的測量數(shù)據(jù)、風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)； 步驟2 :判斷是否執(zhí)行長控制周期控制、短控制周期控制或二者均不執(zhí)行，若執(zhí)行長控制周期控制，則執(zhí)行步驟3，若執(zhí)行短控制周期控制則執(zhí)行步驟4，若二者均不執(zhí)行則返回步驟I ; 步驟3 :計(jì)算所述風(fēng)電機(jī)組下一長控制周期的最大理論發(fā)電功率Pimax，挑選參與所述短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組，然后計(jì)算風(fēng)電機(jī)組啟停狀態(tài)和控制目標(biāo)，將計(jì)算結(jié)果下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控； 步驟4 :判斷風(fēng)電場有功功率實(shí)際值Pttrtal與風(fēng)電場有功率控制目標(biāo)值Paim的差值是否超過控制死區(qū)，若是則執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組的有功功率調(diào)節(jié)，若否則返回步驟I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法，其特征在于所述步驟I中，測風(fēng)塔的測量數(shù)據(jù)包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度和氣壓，所述風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)包括有功功率、齒輪箱轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)槳距角和機(jī)頭風(fēng)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法，其特征在于所述步驟2中，根據(jù)所述風(fēng)電場有功率控制目標(biāo)值Pain/變化情況、風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率和計(jì)時器的更新情況判斷是否執(zhí)行長控制周期控制、短控制周期控制或二者均不執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法，其特征在于 所述步驟3包括以下步驟 步驟3-1 :根據(jù)所存儲風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)計(jì)算所述風(fēng)電機(jī)組下一長控制周期的最大理論發(fā)電功率Piniax ； 步驟3-2 :根據(jù)所述風(fēng)電機(jī)組特性和最大理論發(fā)電功率Pimax計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的最小可控理論發(fā)電功率Pimin，對于失速型風(fēng)電機(jī)組和只能參與啟?？刂贫荒軈⑴c有功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組，設(shè)置其最小可控理論發(fā)電功率Piniin等于最大理論發(fā)電功率Piniax ； 步驟3-3 :計(jì)算不能參與啟停和有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組下一長控制周期的理論發(fā)電功率合P。—，所述P?！扔诓荒軈⑴c有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電功率Pimax之和，即Ptjutomtajl= E Pimax,則可參與有功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)合Pref坐平P t D々筆. J 1 aim J 1 outcontrol ^r-， 步驟3-4 :若可參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組最小理論發(fā)電功率Pithrestold與參與有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組滿足PimaAPitostold,則該風(fēng)電機(jī)組為可參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組，其可調(diào)節(jié)容量Piadjust等于Pimax ^' threshold 之差，即Piadjust ^ max ^' threshold;從可參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組中選擇Piatuust相對較大的風(fēng)電機(jī)組作為參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組，直到所選風(fēng)電機(jī)組的可調(diào)節(jié)容量總合滿足要求或無風(fēng)電機(jī)組可選； 步驟3-5 :計(jì)算不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組啟停狀態(tài)； 以Piatuust最大值為目標(biāo)，計(jì)算參與短控制周期的風(fēng)電機(jī)組下一長控制周期的預(yù)測有功功率合Psht5rtsuffl，所述Pslmrtsuffl等于參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組最小理論發(fā)電功率P'threshold求合，即 Pshortsum ^ ^'threshold 則不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)合 .1 longref J 1 ref 1 short sum ^r-9 丨 1 Iongref 1 ref 1 short sum， 計(jì)算不參與短控制周期控制的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最大出力合Psmmax和最小出力合Psummin，所述Ps_ax等于不參與短控制周期控制的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電功率Pimax之和，Psumnin等于不參與短控制周期控制的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組最小可控理論發(fā)電功率Pimin之和；若PlmgMf>Ps_ax，則優(yōu)先選擇能參與有功功率調(diào)節(jié)的停運(yùn)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行啟機(jī)操作，在同類風(fēng)電機(jī)組中，優(yōu)先選擇Pimax較大的停運(yùn)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行啟機(jī)操作，并將該風(fēng)電機(jī)組的Pimax加到Psm中，直到P longref '''''- Psummax或無風(fēng)電機(jī)組可選； 若則優(yōu)先選擇Pimin較大的在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行停機(jī)操作，并將該風(fēng)機(jī)的Pimin WPsuomin中去除，直到p longref Psummin 或無風(fēng)電機(jī)組可選； 步驟3-6 :根據(jù)PlmgMf2、Pimax以及Pimin計(jì)算不參與短控制周期控制的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)PAUf;參與啟?？刂贫荒軈⑴c有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組下一長控制周期的預(yù)測有功功率合Psuffll等于參與啟?？刂贫荒軈⑴c有功功率調(diào)節(jié)的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電功率Pimax之和，即Psmil= E Pifflax ;則在不參與短控制周期控制的在運(yùn)和即將啟動的風(fēng)電機(jī)組中，可參與有功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組控制目標(biāo)合 PiQngref2 為 P longref 與Psuml之差； 步驟3-7 :根據(jù)P—pPU以及Pimin計(jì)算參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)PBiref;根據(jù)不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的PArf和Pimax,以及風(fēng)電機(jī)組的有功調(diào)節(jié)曲線和啟停曲線，計(jì)算在下一短控制周期到達(dá)前風(fēng)電機(jī)組的理論發(fā)電功率Pilmgnrait;則參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組控制目標(biāo)合PshOTta為Pm與E Pilongnext之差，其中E Pilongnext為不參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組的理論發(fā)電功率Pilmgnrart之合； 步驟3-8 :將計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組啟停狀態(tài)和P^f下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控，完成本次長控制周期控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法，其特征在于所述步驟4包括以下步驟 步驟4-1 :比較當(dāng)前風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率值Pttrtal和風(fēng)電場有功功率控制目標(biāo)值Paim，二者差值是否超過控制死區(qū)，，若是則執(zhí)行下一步，若否則返回步驟I ; 步驟4-2 :若Ptotal > Paim,即風(fēng)電機(jī)組的有功功率下調(diào)；讀取參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組有功功率Pi,并讀取Pimin ;若Pi ( Pifflin,則該風(fēng)電機(jī)組不具備下調(diào)的能力，將其控制目標(biāo)設(shè)置為最小可控發(fā)電能力值，不再參與后續(xù)計(jì)算；若Pi > Pifflin,其可調(diào)容量Piadjust=Pi-Pifflin ;根據(jù)Ptotal、Paiffl及Piadjust計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)P匕；計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組Piref值下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控，完成本次短控制周期控制，返回步驟I。
步驟4-3 :若Ptotal < Paim,即風(fēng)電機(jī)組的有功功率上調(diào)；讀取參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組有功功率Pi,并根據(jù)所存儲的風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)以及風(fēng)功率預(yù)測信息，計(jì)算參與短控制周期控制的風(fēng)電機(jī)組下一短控制周期的最大理論發(fā)電能力Pimax,若Pi > Pimax，該風(fēng)電機(jī)組不具備上調(diào)的能力，將其控制目標(biāo)設(shè)置為當(dāng)前有功功率值，不再參與后續(xù)計(jì)算；若0 < Pimax，該風(fēng)電機(jī)組具備上調(diào)的能力，其可調(diào)容量Piadjust=Pimax-Pi ;根據(jù)Ptotal>Paiffl及Piadjust計(jì)算每臺風(fēng)電機(jī)組的控制目標(biāo)P^f ;計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組Piref值下發(fā)至風(fēng)電機(jī)組主控，完成本次短控制周期控制，返回步驟I。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高風(fēng)電場發(fā)電效率的風(fēng)電場有功功率控制方法，首先計(jì)算得到風(fēng)電場內(nèi)每臺風(fēng)電機(jī)組下一時刻的最大理論發(fā)電功率，并采用長、短兩種控制周期進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，合理安排各風(fēng)電機(jī)組的啟停和控制目標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場有功功率輸出的優(yōu)化控制。本發(fā)明在長控制周期控制中對風(fēng)機(jī)分配的控制目標(biāo)值合理，控制精度能夠得到保證；在短控制周期控制中，對部分風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行快速的有功功率調(diào)節(jié)，以消除風(fēng)電機(jī)組最大理論發(fā)電能力的預(yù)測誤差和風(fēng)電的波動，使整個風(fēng)電場的有功輸出緊跟控制目標(biāo)值，最大限度地提高風(fēng)電場的發(fā)電效率，并提高風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)；適用于對包含失速型風(fēng)機(jī)或因某種情況導(dǎo)致部分風(fēng)電機(jī)組無法參與有功控制的風(fēng)電場進(jìn)行有功功率控制。
文檔編號H02J3/38GK102709939SQ201210160289
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者付敏, 劉德偉, 劉純, 李鵬, 楊碩, 柴海棣, 許曉艷, 馬爍, 黃越輝 申請人:中國電力科學(xué)研究院