计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法
【专利摘要】本发明涉及电力系统【技术领域】，尤其涉及一种计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法。本发明利用超短期风功率预测、有功功率变化最大值和实时有功功率三者密切结合的复杂计算，最终使得风电场的有功功率控制系统，能够在保证风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值能够满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》中的相关要求的前提条件下，对风电场的实时有功功率按照电网调度要求进行实时控制，以减少由于有功功率波动给电网带来的冲击。
【专利说明】计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统【技术领域】，尤其涉及一种计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法，该方法能够在有功功率增加或减少时满足风电场有功功率变化最大值要求的控制方法，可使风电场在电网调度和风力骤然变化时，保持其有功功率变化最大值能够满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》的要求。
【背景技术】
[0002]近年来风力发电得到了快速的发展，风电已具有与传统常规电源发电竞争的潜力，是目前最具有开发利用价值和技术最成熟的一种新能源和可再生能源。大规模风电并网后，由于风电场输出功率的随机性与波动性，风电场有功功率的波动性给电网安全运行带来的巨大挑战是不容忽视的。就发展趋势来看，控制风电场可靠稳定运行，实现风电场有功功率控制，是大型风电场安全并网运行的发展需求。传统的风电场有功功率控制方法往往只考虑了风电场有功功率输出的经济性和调度限功率运行的情况,对有功功率变化率对未进行有效的限制，以导致很多风电场的有功功率变化最大值均超过国家相关标准。
【发明内容】
[0003]为了解决风电场有功功率变化最大值超标的问题，本发明提供了一种计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法，这种方法不仅考虑风电场超短期风功率预测、单台风电机组最低有功功率输出等因素，而且把风电场一分钟和十分钟有功功率变化限值作为一个重要的控制因子加入到控制方法中去，以保证风电场在接受调度限功率指令和风骤然上升时，其一分钟和十分钟有功功率变化最大值满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》的要求。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:
计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法是:风电场有功功率优化控制系统根据每台风力发电机组的实时功率、超短期预测功率、单台机组的启停机信息、单台机组的故障信息、风电场有功功率变化最大值限值，并根据调度下达的制定把有功功率期望值，按照超短期风功率预测确定以单台风力发电机组期望输出，让每台可控机组根据期望输出功率值进行发电，实现风力发电场的功率控制；与此同时，该控制系统滚动采用滚动时间窗计算方法计算风电场并网点一分钟和十分钟有功功率变化最大值，并根据测风塔风速数据和预测功率信息进行下一时刻的风电场一分钟和十分钟有功功率变化预算，一旦出现越限可能，该控制系统立即缩小有功功率限值的步长，使得有功功率变化变缓；该控制系统还实时获取风机信息状态，能够智能根据机型的状态，对功率控制进行修正，从而使得风电场有功功率控制满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》和电网调度的要求。
[0005]所述的滚动时间窗计算方法是:每0.2秒,有功功率控制系统采集一个有功功率数值，计算从O至60秒中最大值减去最小值，即为60秒时刻的一分钟有功功率变化最大值；下一次计算从0.2秒至60.2秒，再计算一次60.2秒时刻的一分钟有功功率变化最大值，以此类推。
[0006]所述的机型的状态包括停机或通信故障。
[0007]所述的风电场有功功率优化控制系统在风电场接受调度限功率指令和风电场计划停机时，该系统能够根据风电场一分钟和十分钟有功功率变化限值对下降速率进行优化计算，优化计算时考虑了该风电场风电机组最小有功功率输出，有效减少风电机组低于其最低有功输出而停机的次数，并能够在保证风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》的相关要求下，风电场的有功功率输出达到允许值的最大化；在风骤然上升时，根据超短期风功率预测数据，结合风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值限值进行优化分析与计算，采用滚动时间窗计算方法进行计算，确保其分析数据的有效性和实时性，根据优化控制算法给出的有功功率控制指令对风电场有功功率进行控制，从而使得风电场在风况突然变化时，风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值能够满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》相关要求。
[0008]本发明的有益效果是:风电场通过采用本发明的有功功率优化控制方法，利用超短期风功率预测、有功功率变化最大值和实时有功功率三者密切结合的复杂计算，最终使得风电场的有功功率控制系统，能够在保证风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值能够满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》中的相关要求的前提条件下，对风电场的实时有功功率按照电网调度要求进行实时控制，以减少由于有功功率波动给电网带来的冲击。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0010]图1是本发明风电场有功功率优化控制系统模型；
图2是本发明采用的滚动时间窗计算图。
【具体实施方式】
[0011]本发明是一种计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法。如图1所示，图1是本发明采用的风电场有功功率优化控制系统模型。
[0012]本发明不仅考虑风电场超短期风功率预测、单台风电机组最低有功功率输出等因素，而且把风电场一分钟和十分钟有功功率变化限值作为一个重要的控制因子加入到控制方法中去，以保证风电场在接受调度限功率指令和风骤然上升时，其一分钟和十分钟有功功率变化最大值满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》的要求。
[0013]风电场有功功率优化控制系统根据每台风力发电机组的实时功率和预测功率等信息，并根据调度下达的制定把有功功率期望值，按照超短期风功率预测确定单台风力发电机组期望输出，让每台可控机组根据期望输出功率值进行发电，实现风力发电场的功率控制。
[0014]与此同时,计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法是:由风电场有功功率优化控制系统采用滚动时间窗计算方法滚动计算风电场并网点一分钟和十分钟有功功率变化最大值，并根据测风塔风速数据和预测功率信息进行下一时刻的风电场一分钟和十分钟有功功率变化预算，一旦出现越限可能，该控制系统立即缩小有功功率限值的步长，使得有功功率变化变缓。此外，该控制系统还实时获取风机信息状态，能够智能根据机型的状态，如停机、通信故障等，对功率控制进行修正，从而使得风电场有功功率控制满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》和电网调度的要求。
[0015]实施时，在风电场接受调度限功率指令和风电场计划停机时，本发明风电场有功功率控制系统能够根据风电场一分钟和十分钟有功功率变化限值对下降速率进行优化计算，优化计算时考虑了该风电场风电机组最小有功功率输出，有效减少了风电机组低于其最低有功输出而停机的次数，并能够在保证风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》的相关要求下，风电场的有功功率输出达到允许值的最大化；在风骤然上升时，根据超短期风功率预测数据，结合风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值限值进行优化分析与计算，采用滚动时间窗计算方法进行计算，确保其分析数据的有效性和实时性，根据优化控制算法给出的有功功率控制指令对风电场有功功率进行控制，从而使得风电场在风况突然变化时，风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值能够满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》相关要求。
[0016]如图2所示，图2是本发明采用的滚动时间窗计算图。本发明所述的风电场有功功率优化控制系统模型的滚动时间窗计算方法是:每0.2秒，有功功率控制系统采集一个有功功率数值，计算从O至60秒中最大值减去最小值，即为60秒时刻的一分钟有功功率变化最大值；下一次计算从0.2秒至60.2秒，再计算一次60.2秒时刻的一分钟有功功率变化最大值，以此类推。
[0017]十分钟有功功率变化最大值，时间步长为十分钟，其余计算方法与一分钟有功功率变化最大值相同。
【权利要求】
1.计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法，其特征是: 风电场有功功率优化控制系统根据每台风力发电机组的实时功率、超短期预测功率、单台机组的启停机信息、单台机组的故障信息、风电场有功功率变化最大值限值，并根据调度下达的制定把有功功率期望值，按照超短期风功率预测确定以单台风力发电机组期望输出，让每台可控机组根据期望输出功率值进行发电，实现风力发电场的功率控制； 与此同时，该控制系统滚动采用滚动时间窗计算方法计算风电场并网点一分钟和十分钟有功功率变化最大值，并根据测风塔风速数据和预测功率信息进行下一时刻的风电场一分钟和十分钟有功功率变化预算，一旦出现越限可能，该控制系统立即缩小有功功率限值的步长，使得有功功率变化变缓；该控制系统还实时获取风机信息状态，能够智能根据机型的状态，对功率控制进行修正，从而使得风电场有功功率控制满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》和电网调度的要求。
2.根据权利要求1所述的计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法，其特征是: 所述的滚动时间窗计算方法是:每0.2秒，有功功率控制系统采集一个有功功率数值，计算从O至60秒中最大值减去最小值，即为60秒时刻的一分钟有功功率变化最大值；下一次计算从0.2秒至60.2秒，再计算一次60.2秒时刻的一分钟有功功率变化最大值，以此类推。
3.根据权利要求1所述的计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法，其特征是:所述的机型的状态包括停机或通信故障。
4.根据权利要求1所述的计及有功功率变化最大值的风电场有功功率优化控制方法，其特征是:所述的风电场有功功率优化控制系统在风电场接受调度限功率指令和风电场计划停机时，该系统能够根据风电场一分钟和十分钟有功功率变化限值对下降速率进行优化计算，优化计算时考虑了该风电场风电机组最小有功功率输出，有效减少风电机组低于其最低有功输出而停机的次数，并能够在保证风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》的相关要求下，风电场的有功功率输出达到允许值的最大化；在风骤然上升时，根据超短期风功率预测数据，结合风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值限值进行优化分析与计算，采用滚动时间窗计算方法进行计算，确保其分析数据的有效性和实时性，根据优化控制算法给出的有功功率控制指令对风电场有功功率进行控制，从而使得风电场在风况突然变化时，风电场一分钟和十分钟有功功率变化最大值能够满足GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》相关要求。
【文档编号】H02J3/00GK103928924SQ201410120142
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】李胜辉, 朱钰, 王刚, 戈阳阳, 谢赐戬, 付尧, 李明珠, 赵清松, 张佳斌 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院