表1风电场各风机运行信息
在使用中，认为各风机运行时间指数相同而不加以考虑，根据本发明所提的基于熵值 法-TOPSIS法的综合评价策略和降功率分配算法进行仿真计算，得出风机调节容量指数、 调节速率指数和预测调节容量指数权重如表2所示，进一步计算得出风电场各台风机相对 接进度和优先级序列如表3所示。
[0033]表2风机评价指标权重
表3风机接近度和优先级顺序表
该控制周期内风电场可下降总功4
，所以 风电场进行不切机降功率控制。按所提降功率分配算法计算得出『故|，选定优先级序列中 前8台机组实行降功率控制，其余机组功率设定值不变。
[0034] 由表4,风电场降功率控制时，传统的平均分配策略虽不切机，但会使所有机组的 功率设定值均改变，控制器动作数量多，损耗大；而随机切机策略和最小切机策略则会分别 导致8台和7台风机直接切停退出运行，产生的机械损耗更大。使用本文所提控制策略，在 不产生切机的情况下，只需改变8台机组的功率设定值，即可满足电网调度对风电场降功 率的要求，控制器动作次数少，机械损耗小，有利于延长风电机组运行寿命，减少风电场运 行成本。
[0035] 表4不同调控策略切机和设定值改变数量对比
本发明中以调度侧要求风电场降功率为前提，研究单个风电场内部如何合理协调各台 风机，完成电网调度侧功率输出要求的优化策略和功率分配算法；让场内风机切机数量最 少、风机控制机构动作次数最少；降低了多次切机会对风机产生的机械损耗及控制器动作 次数过多而造成的运行寿命降低的现象。本发明中的风电场场站级有功功率优化方法显著 减少了风电场切机数量、降低风机机械损耗。
【主权项】
1. 一种风电场场站级有功功率优化方法，其特征在于其具有w下依次进行的步骤： 一、形成风电场场站级降功率控制策略，所述控制策略基本实现步骤如下： 步骤一、建立风电机组功率调节指标： (1) 风机调节容量指数：风机调节容量是风电机组当前出力与最小技术出力的差值，差 值越大表示该风机所贡献的降功率值越大，应该首先被调控降出力。得到风机调节容量指 数表达式为：式中，A马为风机媚节容量，A巧=巧-与驾为机组挡前出力，Sai为机组撕最小 技术出力，一般取风机切入风速时对应的有功功率值； (2) 风机调节速率指数：风机调节速率指数用于综合评价变奖距型风电机组在功率 调节时的调节速率和机械损耗大小关系，根据风速和奖距角的关系，定义风机调节速率为 曝吾哥鸣崔/目日，风机调节速率指数表达式为(3) 风机运行时间指数：风机运行时间指数用于平衡一定时间内各台风机控制器的动 作次数，功率调控时，距上一次控制器动作时间较长的风机应首先被调控，记当前时刻各台 风机距上次控制器动作的时间为边蛋运行时间指数表达式为(4) 风机预测功率调节指数：由于风电场功率控制系统得出的是下一控制周期内各 台风机的功率设定值，所W功率预测会影响风机动作与否，在降功率控制中，预测功率升 高的机组应该首先被控制降出力来产生较大的功率降幅，减少机组动作的台数，预测功率 调节指数表达式为：式中，A巧。irf为风电机组巧勺预测调节容量， A避^洁额爾W，融W为机组;下一控制周期预测出力值； 步骤二、赌值法确定评价指标权重： 赌值法是一种根据各指标信息载量的大小来确定指标权重的方法，当某一指标在各评 估对象中的差异较大时，说明其包含的信息量多、对系统地分辨能力强，应赋予较大权重， 赌值法确定评价指标权重按如下步骤实现： (1) 构造决策矩阵执其中123 计算第3项指标下第;台风机的特征比重式中，;'華书袭.，的， 乘黄:)，冤速身， 2 计算第J项指标的赌值敬赌值教表示所有风机对第J项指标的贡献总量：式中，常数勝汹做，W保证日皇百J引； 3 计算第y项指标的差异性系数醉，差异性系数酌表示第诉巧指标下各风机贡献度的不 一致性馬=1-0j'， (5)确定权重系数1巧，经归一化后权重系数Wj'表示为步骤=:TOPSIS方法综合评价： TOPSIS法又称优劣解距离法，是一种逼近于理想解的排序方法，只要求各因素具有单 调性，其通过检测评价对象与最优解、最劣解距离来对备选方案排序，若某一备选方案最靠 近最优解又最远离最劣解，就为最优方案。该方法是多目标决策分析中一种常用的有效方 法，具体实现步骤如下： (1) 构造规范化决策矩阵及，其中，式中，(11构造加权规范化决策矩阵狂，U=[吗]，巧=w次,.)，其中，由每列最大元素 组成的向量称为正理想点睐，由每列最小元素组成的向量称为负理想点奶，其中， 护二闲+，町，町，ZV)巧.+二四般(邱 扩二闲-化-，巧-，[口瑪气二化邸' (3) 计算对正负理想点的欧氏距离2 2 计算各台风机的相对接近度将各台风机按照相对接近度由大到小排序，得到风机功率调节优先级序列 {C\，C2，C;，……，&K各风机按照该序列顺序重新编号； 二、风电场场站级降功率优化分配算法： 风电场场站级降功率控制分为切机和不切机两种情况，由于切停风机会产生较大的机 械损耗，所W在满足电网调度侧功率要求的前提下，应尽量避免切停风机，风电场场站级降 功率优化分配算法按照如下步骤实现： 步骤一：构造切机判别公式如下是整个风电场当前时刻所能下降的最大功率；缉觀是电网调度要求风电场下降的 功率值， 步骤二：不切机降功率优化分配算法： 当凸巧>么刊寸，执行该步骤，否则，固巧专至步骤三 (1)根据风机调控优先级序列的，曰3而，……，&}构造风机可调降功率序列 巧马胃，...... 1，假设下一周期优先动作前r台风机； (2) 按照下式计算最小正整数史(3) 由上述矿值，调控序列中前沪台机组需降功率至最小技术出力，剩余第乎:击屯台 机组保持当前周期功率设定值不变，得下一周期各台风机功率设定值为步骤=:切机降功率优化分配算法： 当A马<A巧寸，执行该步骤，为减小切停机组数量，需首先调控所有风机都运行在最 小出力情况： (1) 计算此时仍需切停的功率值为直孩=益沪;^5€^^^，并假设下一控制周期优先切停调 控序列中前M台风机； (2) 按照下式计算最小正整数抓(3) 由上述M值，切停序列中前M台机组，剩余第M斗1......:诚台机组运行在最小出力状 态，得下一周期各台风机功率设定值为：=、功率设定值输出到风机控制模块： 将得到的功率设定值输出到风机功率控制模块使风机动作，完成风电场场站级有功功 率优化控制。2.根据权利要求1所述的一种风电场场站级有功功率优化方法，其特征在于所述控制 周期为10分钟或15分钟或20分钟。
【专利摘要】本发明属于风力发电及电力调度技术领域，特别是涉及一种风电场场站级有功功率优化方法，它包括：形成风电场场站级降功率控制策略的步骤；形成风电场场站级降功率分配算法的步骤；对风电场有功功率进行控制的步骤。本发明中以调度侧要求风电场降功率为前提，研究单个风电场内部如何合理协调各台风机，完成电网调度侧功率输出要求的优化策略和功率分配算法；让场内风机切机数量最少、风机控制机构动作次数最少；降低了多次切机会对风机产生的机械损耗及控制器动作次数过多而造成的运行寿命降低的现象。本发明中的风电场场站级有功功率优化方法显著减少了风电场切机数量、降低风机机械损耗。
【IPC分类】H02J3/46
【公开号】CN105006846
【申请号】CN201510554211
【发明人】罗明武, 孙鹏, 周友斌, 周鲲鹏, 孙朝霞, 王武林, 孙钒, 张华 , 邹丹丹
【申请人】国家电网公司, 国网湖北省电力公司随州供电公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年9月2日