一种风电场精细化能量管理方法及系统与流程

1.本发明属于风电领域，涉及一种风电场精细化能量管理方法及系统。


背景技术：

2.随着风电等新能源发电占比的不断提高，对电网安全运行也带来了更多的不确定性因素。目前的大型风电场动辄上百台风机，风电场内电气节点数以百计，从风机690v上网点到风电场并网点之间一般有几公里到几十公里不等的输出线路连接。在风电大发时期，各节点电压差异较大；而在控制中心，风电场只是被简单等值为发电机(或者每条汇集线被等值为一个发电机)，风电场内部网络被简化。这为风电场的能量管理系统和运行控制提出了挑战。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决现有技术中风电场的能量管理系统性能不足功能欠缺的问题，提供一种风电场精细化能量管理方法及系统。
4.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.本发明提出的一种风电场精细化能量管理方法，包括如下步骤：
6.建立三相电力模型和风力网络模型；
7.根据三相电力模型和风力网络模型分别获取风机数据和风功率预测信息；
8.结合风机数据和风功率预测信息获取风电机组的有功电压和无功电压，进行有功和无功的协调控制，实现风电场能量管理。
9.优选地，采集风电机组、箱变、馈线和升压站的数据来建立三相电力模型。
10.优选地，采集风电机组和测风塔的数据来建立风力网络模型。
11.优选地，融合风机数据和风功率预测信息得到雅克比矩阵，对雅克比矩阵求逆，得到风电机组的有功电压和无功电压。
12.本发明提出的一种风电场精细化能量管理系统，包括：
13.风电场数据采集模块，所述风电场数据采集模块用于获取三相电力模型和风力网络模型；
14.态势感知潮流调度模块，所述态势感知潮流调度模块用于根据三相电力模型和风力网络模型分别获取风机数据和风功率预测信息；
15.风电场协调控制模块，所述风电场协调控制模块用于结合风机数据和风功率预测信息获取风电机组的有功电压和无功电压，进行有功和无功的协调控制，实现风电场能量管理。
16.优选地，风电场协调控制模块与电网调度中心连接，用于接收电网调度中心下发的风电场运行调节指令。
17.优选地，还包括数据存储模块，所述风电场数据采集模块、态势感知潮流调度模块和态势感知潮流调度模块均与数据存储模块相连。
18.优选地，还包括监测报警模块，所述监测报警模块与所述风电场协调控制模块相连。
19.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现风电场精细化能量管理方法的步骤。
20.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现风电场精细化能量管理方法的步骤。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明提出的一种风电场精细化能量管理方法，通过建立三相电力模型和风力网络模型，来获取风机数据和风功率预测信息，进而获取风电机组的有功电压和无功电压进行有功和无功的协调控制，实现风电场能量管理。本发明提出的方法操作简单，通过以上步骤完成有功和无功的协调控制，解决风电场的能量管理系统性能不足功能欠缺的问题。
23.本发明提出的一种风电场精细化能量管理系统，通过将系统划分为风电场数据采集模块、态势感知潮流调度模块和风电场协调控制模块，采用模块化思想使各个模块之间相互独立，方便对各模块进行统一管理。
24.进一步地，风电场数据采集模块、态势感知潮流调度模块和所述态势感知潮流调度模块均与数据存储模块相连，能够对各模块数据进行存储。
25.进一步地，监测报警模块与风电场协调控制模块相连，能够监测风电场协调控制模块的运行状态。
附图说明
26.为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明精细化能量管理方法流程图。
28.图2为本发明精细化能量管理系统图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等
指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
34.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
36.本发明提出的一种风电场精细化能量管理方法，如图1所示，包括如下步骤：
37.s1、建立三相电力模型和风力网络模型；
38.采集风电机组、箱变、馈线和升压站的数据来建立三相电力模型。
39.采集风电机组和测风塔的数据来建立风力网络模型。
40.s2、根据三相电力模型和风力网络模型分别获取风机数据和风功率预测信息；
41.s3、结合风机数据和风功率预测信息获取风电机组的有功电压和无功电压，进行有功和无功的协调控制，实现风电场能量管理。
42.融合风机数据和风功率预测信息得到雅克比矩阵，对雅克比矩阵求逆，得到风电机组的有功电压和无功电压。
43.本发明提出的一种风电场精细化能量管理系统，如图2所示，包括：
44.风电场数据采集模块，所述风电场数据采集模块用于获取三相电力模型和风力网络模型；
45.态势感知潮流调度模块，所述态势感知潮流调度模块用于根据三相电力模型和风力网络模型分别获取风机数据和风功率预测信息；
46.风电场协调控制模块，所述风电场协调控制模块用于结合风机数据和风功率预测信息获取风电机组的有功电压和无功电压，进行有功和无功的协调控制，实现风电场能量管理。
47.其中，风电场协调控制模块与电网调度中心连接，用于接收电网调度中心下发的风电场运行调节指令。
48.风电场数据采集模块、态势感知潮流调度模块和态势感知潮流调度模块均与数据存储模块相连，能够对各模块数据进行存储。
49.监测报警模块与风电场协调控制模块相连，能够监测风电场协调控制模块的运行状态。
50.具体的：由于风电场内35kv馈线未换相以及主变中性点未接地等，部分风电场存在三相不平衡问题，为此，根据风机-箱变-馈线-升压站采集的信息，建立风电场的三相电力模型。输出：风机-箱变-馈线-升压站各测点数据以及35kv馈线三相电压数据。
51.风电场外网等值电抗的精确程度将影响控制设备调节对电压灵敏度的计算准确度，风电场应当具备外网等值功能，自动接入调度主站下发的外网等值信息并与本地模型进行拼接形成完整的风电场电力模型。输出调度主站的外网电抗信息。
52.为了计算风电场最大出力，风电场一般存在标杆风机、测风塔等设备，空间分布的风机出力将在一定程度上影响全场出力。为此，需要结合gis信息，建立风电场的风力网络模型，从而更加准确地刻画风电场内风能与电能之间的关系。输出：风速与电能量的信息。
53.风电场测点主要集中在升电站内和风机机端，需要使用状态估计器中的mlp多层感知器完成风电场状态计算。风场在有功出力较小(甚至为零)时，风机、svc/svg等控制设备依然可以作为无功源参与电网调压，使得风电场能量管理系统在小风(甚至停风)状态下依然发挥作用。结合精细化模型提供的外网电抗模型，分别控制设备有功/无功调节对风电场各电压等级母线电压以及全场有功损耗的灵敏度，为后续控制决策提供基础灵敏度信息。
54.通过态势感知以及潮流调度模块输入的信息，通过风电场自动发电控制(agc)和自动电压控制(avc)，结合调度主站的全场总有功指令和并网母线电压指令，对有功和无功进行协调控制。
55.本发明一实施例提供的终端设备，该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
56.所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。
57.所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
58.所述处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
59.所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。
60.所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器
(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
61.本发明提出的一种风电场精细化能量管理方法及系统，通过这一系列流程解决各系统数据不兼容、无法共享的问题，以及通过风场各主要部分的精细化建模，完成有功和无功的协调控制。
62.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。