風電場風電機組限出力控制方法
【專利摘要】風電場風電機組限出力控制方法。本發(fā)明建立了以調(diào)節(jié)容量參數(shù)、調(diào)節(jié)速度參數(shù)、機組利用小時數(shù)參數(shù)組成的調(diào)節(jié)指標，根據(jù)調(diào)節(jié)指標的大小建立包含全部風電機組的限出力控制表，再根據(jù)各風電機組槳距角與調(diào)節(jié)指標大小的關系、各風電機組短期預測功率與調(diào)節(jié)指標之間的關系修正各風電機組在限出力控制表中的位置，隨后基于實際應限出力的大小與限出力控制表確定參調(diào)風電機組，確定參與限出力控制的風電機組數(shù)量以及各參調(diào)風電機組的降出力限值，根據(jù)降出力限值控制各風電機組進行限出力控制，本發(fā)明避免了風電機組的頻繁啟停，從而實現(xiàn)風能的最大利用以及對風電機組的保護。
【專利說明】風電場風電機組限出力控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種風電場風電機組限出力控制方法。

【背景技術】
[0002] 風電具有間歇性、波動性和隨機性，不能提供穩(wěn)定的發(fā)電功率，其并網(wǎng)發(fā)電給電網(wǎng) 的安全穩(wěn)定運行帶來了一定的沖擊和挑戰(zhàn)。為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，調(diào)度人員往往需要 在運行控制中留有較大的安全裕度。然而，隨著風電大規(guī)模的集中開發(fā)并網(wǎng)，僅僅通過電網(wǎng) 調(diào)節(jié)將愈加困難。隨著風電并網(wǎng)容量的增加，風電場具備有功功率調(diào)節(jié)能力，能夠根據(jù)電網(wǎng) 調(diào)度部門指令控制有功功率輸出，以實現(xiàn)最大風能利用、避免風電場頻繁啟停。頻繁啟停對 風電機組壽命影響非常大，不僅增加了風電機組的磨損及運行費用，而且受技術水平限制， 風電場的調(diào)節(jié)響應速率也有一定的限制。因此，有必要設計一種通過調(diào)節(jié)風電機組控制系 統(tǒng)來進行出力限制，使出力在可控范圍內(nèi)的風電機組出力控制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種避免頻繁啟停風電機組、通過控制 系統(tǒng)控制有功功率輸出，從而實現(xiàn)風能的最大利用以及對風電機組的保護。
[0004] 本發(fā)明所提供的風電場風電機組限出力控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0005] (1)獲取風電場各風電機組的運行數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)：獲取各風電機組在當前控制 周期初始時刻的輸出功率值Ρ Μ，當前控制周期初始時刻風電場實際出力值P〇，各風電機組 的當前控制周期初始時刻槳距角，控制周期初始時刻風電場實際出力值h，風電場發(fā)電計 劃限值P plan，各風電機組的額定功率；當前控制周期結(jié)束時刻的預測風速，風電場所在地的 實時氣溫、氣壓、濕度，獲取各風電機組的機組利用小時數(shù)，即在一定時段內(nèi)實際發(fā)電量折 合為額定容量的運行小時數(shù)Ti，以及各風電機組最大利用小時數(shù)T。等；
[0006] (2)建立風電場內(nèi)可限出力機組的限出力控制表，具體為：
[0007] (21)計算風電機組i的調(diào)節(jié)容量PTi以及調(diào)節(jié)容量參數(shù)ZPTi :
[0008] 所述調(diào)節(jié)容量是指當前控制周期內(nèi)在不停機的情況下風電機組控制系統(tǒng)通過主 動調(diào)節(jié)能夠達到的最大降出力值：
[0009]

【權利要求】
1. 一種風電場風電機組限出力控制方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 獲取風電場各風電機組的運行數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)：獲取各風電機組在當前控制周期 初始時刻的輸出功率值ΡΜ，當前控制周期初始時刻風電場實際出力值P〇,各風電機組的當 前控制周期初始時刻槳距角，控制周期初始時刻風電場實際出力值h，風電場發(fā)電計劃限 值P plan，各風電機組的額定功率；當前控制周期結(jié)束時刻的預測風速，風電場所在地的實時 氣溫、氣壓、濕度，獲取各風電機組的機組利用小時數(shù)，即在一定時段內(nèi)實際發(fā)電量折合為 額定容量的運行小時數(shù)Ti，以及各風電機組最大利用小時數(shù)T。等； (2) 建立風電場內(nèi)可限出力機組的限出力控制表，具體為： (21) 計算風電機組i的調(diào)節(jié)容量PTi以及調(diào)節(jié)容量參數(shù)ZPTi : 所述調(diào)節(jié)容量是指當前控制周期內(nèi)在不停機的情況下風電機組控制系統(tǒng)通過主動調(diào) 節(jié)能夠達到的最大降出力值：
式中：ΡΜ為控制周期初始時刻風電機組i的輸出功率值，Pmaxi為控制周期內(nèi)風電機組 i可調(diào)最大降出力值，Pt>為風電機組i的最小技術出力值，Pu為運行在Cp恒定區(qū)的風電 機組限出力控制最小有功出力值，且P" = (l-kd^OP^kd為常數(shù)；PBi為風電機組i由 定區(qū)運行至轉(zhuǎn)速恒定區(qū)時的有功出力值為風電機組i降出力控制后達到最低運行點 時的有功出力值且? 1 -1 %)ρβ,;
式中：Pbase為風電機組i的額定調(diào)節(jié)容量;m為常數(shù)，當 設定風電機組i的調(diào)節(jié)容量PTi = PBikd時，定義調(diào)節(jié)容量參數(shù)=1 *且PTi/Pbase;每增減 1 %，其調(diào)節(jié)容量參數(shù)ZPTi相應增減m% ; (22) 計算風電機組i的調(diào)節(jié)速度Vi以及調(diào)節(jié)速度參數(shù): 通過風電機組響應測試確定調(diào)節(jié)速度，該調(diào)節(jié)速度是指風電機組在單位時間內(nèi)響應控 制命令的平均功率變化量：
> 式中：Δ/^為第1次測試期間風電機組i 的出力變化值，ΔΙ/為風電機組i第1次測試的響應控制信號的時間，Μ為測試次數(shù)； 計算調(diào)節(jié)速度參數(shù)：
式中，Ρν_η為系統(tǒng)設定的風電機組i單位 時間調(diào)節(jié)速度；PNi為風電機組i的額定功率；η為常數(shù)，當設定風電機組i調(diào)節(jié)速度Vi = Pv n時，調(diào)節(jié)速度參數(shù)；=1?且Vi/PNi每增減1 % , &相應增減n% ; (23) 計算風電機組i的機組利用小時數(shù)參數(shù)么： = 1 + 〃式中：T。為機組最大利用小時數(shù)；r為與最大機組利用小時數(shù)偏移量 相關的系數(shù)，即設定風電機組i當前時段內(nèi)機組利用小時數(shù)?\為0時，機組利用小時數(shù)參 數(shù)；=1，且凡/%每增加1%，&相應增加 r% ; (24) 構(gòu)建風電機組i的調(diào)節(jié)指標Zi ;若風電機組j的調(diào)節(jié)指標大于風電機組i的調(diào) 節(jié)指標，則在限出力控制表中將風電機組j的優(yōu)先級標為k，那么風電機組i的優(yōu)先級標 為k+1，即優(yōu)先利用風電機組j進行限出力控制，依此構(gòu)建包含全部風電機組的限出力控制 表，其中+6? +CZ.4，a、b、C 為常數(shù)，且 a+b+c = 1 ; (3) 對限出力控制表進行修正，具體為： (31) 根據(jù)風電機組槳距角與調(diào)節(jié)指標大小修正限出力控制表：對于限出力控制表中 任意兩組風電機組i、j，若Zi > Ζ」，β i > β」，且Ζ^Ζ」彡ε ( β廠β，則將機組j在限出 力控制表的位置更新到機組i前，即優(yōu)先利用風電機組j進行限出力控制，其中，ΖρΖ」分別 為機組i、j的調(diào)節(jié)指標，β i、^分別為機組i、j控制周期初始時刻槳距角，ε為常數(shù)； (32) 根據(jù)風電機組短期預測功率修正限出力控制表：對于限出力控制表中任意兩組 風電機組i、j，若Zi > Ζ」，Λ Pfj > Λ Pfi > 0,且Ζ^Ζ」彡σ ( Λ Pfj- Λ Pfi)，則將機組j在限出 力控制表的位置更新到機組i前，即優(yōu)先利用風電機組j進行限出力控制，其中，ΖρΖ」分別 為機組i、j的調(diào)節(jié)指標，σ為常數(shù)；AP fi、APfj分別為風電機組i、j在當前控制周期內(nèi)的 預測變出力；APfi = ΡΜ-Ρ,，式中，Pfi為風電機組i在當前控制周期結(jié)束時刻的預測功率，且
，式中，P為空氣密度，D為風電機組i的 風輪直徑，A為當前控制周期結(jié)束時刻的預測風速，C為風輪功率系數(shù)，η i為風電機組i傳 動裝置的機械效率，η2為風電機組i的發(fā)電機的機械效率，Η為氣溫，R為氣壓，S為濕度， ΡΜ為控制周期初始時刻風電機組i的輸出功率值； (4) 在風電機組總調(diào)節(jié)容量滿足限出力要求時，S卩.
時，基于實際應限出力的 大小與限出力控制表確定參調(diào)風電機組，具體為：
進行求解，確定參與限出力控制的風電機組數(shù)量，若存在J使
，則J為限出力控制參調(diào)風電機組的數(shù)目，降出力限值Λ Pk = PTi，k = 1， 2···，J-l ;第J臺風電機組的降出力限值為
*而其余風電機組的降出力限值 APk = 〇，k = J+1，"·，Ν，Ν為風電機組總量；k為1-N的常數(shù)，是相應風電機組在限出力控 制表中標注的優(yōu)先級，i為1-N的常數(shù)，是優(yōu)先級為k的風電機組所對應的風電機組編號，N 為風電機組總數(shù)；其中，Pd = PcrPplan，Ρ〇為控制周期初始時刻風電場實際出力值，Pplan為風 電場發(fā)電計劃限值； (5) 將APk(k= 1，…，刀作為降出力限值控制信號輸出至參調(diào)風電機組，控制各風電 機組進行限出力控制。
【文檔編號】H02J3/38GK104104106SQ201410264523
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權日:2014年6月13日
【發(fā)明者】馬汝祥, 胡先慶, 崔偉偉, 趙云峰 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司阜寧縣供電公司, 阜寧恒源電氣實業(yè)有限公司