专利名称：风电场的功率调节方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及风电场的功率调节方法及功率调节装置。
背景技术：
随着风电的不断发展，具有大量风力发电机组的风电场也已经越来越多，风电场作为供电系统的一部分，承担着响应电网要求的供电任务。随着并网输出功率的不断提高， 风电场并网运行的稳定性对整个电网供电的稳定性所起的作用越发重要。因而在实际应用中，就需要按照并网功率需要来实时调节整个风电场的输出功率。具体地，风电场要实时接收来自电网的功率调度要求，并基于此来控制风电场的整体发电功率，以满足电网的要求。目前，现有的风电场功率调节方式多为人工手动调节的方式。具体地，首先由电网方面通过人工打电话通知风电场进行功率调节；然后，风电场值班人员将电网的需求值同风电场此时的发电功率总输出值进行比较；而后，由电场值班人员基于比较的差值并借助于风电场中控装置来手动控制风机停机、启动、升/降功率，以便控制风电场并网点的有功功率达到电网要求的目标值。例如，在升功率时，电场值班人员可以将上述比较差值一次性地分配给风电场内可以再提高发电功率的机组。当然，在分配具体的功率调节额度时，根据风电场内各机组的状态，可以将需要提升的总的功率值随机地一次性地平均分配给多个机组，也可以将需要提升的总的功率值随机地一次性地不平均地分配给多个机组。尽管上述风电场功率调节方式目前被广为采用，但是其在实际应用中不可避免地存在下述缺陷其一，由于上述风电场功率调节方式需要大量的人工手动操作，这种情况下，无论风电场的规模如何，都需要配置一定数量的值班人员，以便根据电网的需求来手动控制风电场内的风机启动或停机。因而，现有的风电场功率调节方式需要耗费大量的人力。其二，由于上述风电场功率调节方式是通过操作人员人工来完成的，即，操作人员接到电网调节需求后，通过计算获得电网的需求值同风电场此时的发电功率总输出值之间的比较差值，并根据该比较差值手动控制风电场内的风机启动、停机、升/降功率，因而存在误差大、响应速度慢等问题，进而造成风电场发电量的损失。其三，上述风电场功率调节方式没有根据风电场内各风机的具体工作情况而对其进行调用和控制，而是由操作人员较为随机地对风机进行启/停操作或者进行升/降功率的操作；并且在分配功率调节额度时是一次性分配的，而不是根据风机输出功率的变化情况而逐渐调整该功率调节额度。因此，上述风电场功率调节方式不仅高度依赖相应机组工作的可靠性，而且还因随机地操作相应风机而忽视了风机使用疲劳情况(例如风机运行时间或其电气部件的温度等情况)，因而会使某些机组长时间一直在运行，而另一些机组则较长时间一直没有运行，从而导致机组故障率提升。而且，风机频繁地启/停本身就会影响风机的稳定性和安全性，同时也会影响风机的使用寿命。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种风电场的功率调节方法，其能够及时准确地调整风电场的输出功率、提高风机运行的稳定性和安全性，同时还可以大大节省人力成本。为解决上述技术问题，本发明还提供一种风电场的功率调节装置，其同样能够及时准确地调整风电场的输出功率、提高风机运行的稳定性和安全性，同时还可以大大节省人力成本。为此，本发明提供一种风电场的功率调节方法，其包括下述步骤1)实时采集电网对所述风电场的有效功率需求值，并将其作为风电场的目标输出功率ft· ；2)获取所述风电场当前的实际输出功率P ;3)根据所述风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率 Pr，计算所述风电场的功率调整值；4)基于所述功率调整值而确定功率调整策略；5)基于所述功率调整策略而控制所述风电场内相应风机的工作状态；重复上述步骤2、至步骤5)， 直至所述风电场的输出功率满足电网的功率需求。其中，所述功率调整值包括功率调整数值ΔΡ，并且在所述步骤幻中，根据所述风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·而获得所述功率调整数值ΔΡ，其中，所述功率调整数值ΔΡ = ft-P。其中，所述功率调整值包括功率调整比率，并且在所述步骤3)中，根据所述风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·而获得所述功率调整数值△ P，而后再根据所述风电场当前的功率调整数值ΔΡ和实际输出功率P而获得所述功率调整比率x%，其中，所述功率调整数值ΔΡ = ft-P，所述功率调整比率Χ%= Δ Ρ/Ρ。其中，在所述步骤4)中，将所述功率调整数值的绝对值I ΔΡ|与预设的调整阈值进行比较，若所述功率调整数值的绝对值I ΔΡ|大于预设的调整阈值，则确定需要调整所述风电场的输出功率，并基于该确定结果以及所述功率调整值而确定相应的功率调整策略；否则，确定所述功率调整策略为不调整所述风电场的输出功率，并且在所述步骤5)中， 当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率时，基于所述功率调整策略而调整所述风电场内相应风机的输出功率；当所述功率调整策略为不调整所述风电场的输出功率时， 无需调整所述风电场的输出功率而直接结束本流程。其中，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整值为功率调整比率时，在所述步骤5)中，将所述风电场内的已并网机组的输出功率统一调整Χ%。其中，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整值为功率调整比率时，在所述步骤5)中，仅将所述风电场内已并网的限功率机组的输出功
率统一调整Χ%。其中，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且功率调整比率为正数时，在所述步骤幻之前还包括步骤45)判断所述风电场内是否存在待机机组，若是，则启动相应待机机组并使其并网，然后转到步骤2)；若否，则直接转到步骤5)。其中，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且功率调整比率
为负数时，在所述步骤5)之前还包括步骤46)判断是否需要使所述风电场内已并网的机组停机，若是，则使相应的风机机组停机，然后转到步骤；若否，则直接转到步骤5)。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种风电场的功率调节装置，其包括控制及处理单元以及分别与之电连接的目标功率获取单元、风机状态获取单元和功率调节单元， 其中，所述目标功率获取单元用于采集电网对所述风电场的有效功率需求值，并将其作为风电场的目标输出功率ft"传输至所述控制及处理单元；所述风机状态获取单元用于获取所述风电场当前的实际输出功率P，并将其传输至所述控制及处理单元；所述控制及处理单元包括数据计算模块，所述数据计算模块根据所述风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·计算所述风电场的功率调整值；所述控制及处理单元基于所述功率调整值而确定功率调整策略，并将所述功率调整策略传输至所述功率调节单元；以及所述功率调节单元基于所述功率调整策略而控制所述风电场内相应风机的工作状态。其中，所述功率调整值包括功率调整数值Δ P或功率调整比率x%，其中，所述功率调整数值ΔΡ = ft-P，所述功率调整比率Χ%= Δ Ρ/Ρ。其中，所述控制及处理单元还包括数据比较模块，所述数据比较模块用于将所述功率调整数值的绝对值I ΔΡ|与预设的调整阈值进行比较，若所述功率调整数值的绝对值
ΔΡ大于所述预设的调整阈值，则确定需要调整所述风电场的输出功率，并基于该确定结果以及所述功率调整值而确定相应的功率调整策略；否则，确定所述功率调整策略为不调整所述风电场的输出功率。其中，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整值为功率调整比率时，所述功率调节单元根据所述控制及处理单元的指示，将所述风电场内的已并网机组的输出功率统一调整χ%。其中，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整值为功率调整比率时，所述功率调节单元根据所述控制及处理单元的指示，将所述风电场内已并网的限功率机组的输出功率统一调整。其中，所述控制及处理单元还包括机组启动控制模块，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整比率为正数时，所述机组启动控制模块判断所述风电场内是否存在待机机组，若是，则指示所述功率调节单元启动相应待机机组而使其并网。其中，所述控制及处理单元还包括机组停机控制模块，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整比率为负数时，所述机组停机控制模块判断是否需要使所述风电场内已并网的机组停机，若是，则指示所述功率调节单元使相应的风机机组停机。相对于现有技术，本发明具有下述有益效果首先，在本发明提供的风电场的功率调节方法中，由于风电场的目标输出功率ft" 是通过实时采集电网对风电场的有效功率需求值而获得的，并且风电场当前总的实际输出功率P也是基于实时采集到的风电场内各风机的实际输出功率Pn而得到的，这样，基于此而得到的风电场所需的功率调整值及相应的功率调整策略就是根据风电场内风机的实际运行情况而实时确定的，因此，当根据该功率调整策略来控制风电场内相应风机的工作状态时，就能够及时且准确地调整风电场的输出功率，从而及时高效地使风电场的输出功率满足电网的功率需求。其次，在本发明提供风电场的功率调节方法中，通过重复执行下述过程S卩，采集风电场当前的实际输出功率P、计算风电场的功率调整值、控制相应风机的工作状态，可自动地将风电场的实际输出功率P逐渐控制达到目标输出功率Pr，或者自动地使风电场的实际输出功率P与目标输出功率ft·二者之间的偏差逐渐处于可允许的范围内，从而使风电场的输出功率自动地满足电网的功率需求。因此，本发明提供的风电场的功率调节方法无需像现有技术那样通过大量的人工劳动来进行功率调节，因而，采用本发明提供的风电场的功率调节方法，既可以大大节省人力成本，又可以提高对电网功率需求的响应速度以及功率调节的精度，进而减少甚至避免风电场发电量的损失。最后，在本发明提供风电场的功率调节方法中，根据风电场内各风机的实际工作状态而对其输出功率进行合理控制，而不是人工随机进行功率控制，因而，可以在提高控制精度和响应速度的同时，还兼顾到各风机的诸如运行时间或其电气部件温度等实际使用情况，这样，通过对风电场内风机的合理调用，可以避免风机频繁地启/停，以及避免出现某些机组长时间疲劳运行而另一些机组则长时间待机等问题，从而降低风机的故障率，提高风机运行的稳定性和安全性，进而延长风机的使用寿命。类似地，在本发明提供的风电场的功率调节装置中，由于其包含有可实时获取风电场的目标输出功率ft·的目标功率获取单元、可实时获取风电场当前的实际输出功率P的风机状态获取单元、实时确定功率调整值和功率调整策略的控制及处理单元以及对风电场内相应风机的工作状态进行实时控制的功率调节单元，因此，该功率调节装置同样具有下述优点其一，能够及时且准确地调整风电场的输出功率，从而及时高效地使风电场的输出功率满足电网的功率需求；其二，借助于该功率调节装置对风电场的输出功率进行调节时， 既可以大大节省人力成本，又可以提高对电网功率需求的响应速度以及功率调节的精度， 进而减少甚至避免风电场发电量的损失；其三，借助于该功率调节装置对风电场的输出功率进行调节时，可以根据风电场内各风机的实际工作状态而对其输出功率进行合理控制， 因而在提高控制精度和响应速度的同时，还可以兼顾到各风机的使用情况(例如风机运行时间或其电气部件的温度等情况)，从而可以通过合理调度而避免风机频繁地启/停、以及避免出现某些机组长时间疲劳运行而另一些机组则长时间待机等问题，从而降低风机的故障率，提高风机运行的稳定性和安全性，进而能够延长风机的使用寿命。
图1为本发明第一实施例提供的风电场的功率调节方法的流程示意图；图2为本发明第二实施例提供的风电场的功率调节方法的流程示意图；图3为本发明第三实施例提供的风电场的功率调节方法的流程示意图；以及图4为本发明提供的风电场的功率调节装置的一个具体实施例的结构框图。
具体实施例方式为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的风电场的功率调节方法及功率调节装置进行详细描述。请参阅图1，其中示出了本发明第一实施例提供的风电场的功率调节方法的流程示意图。在步骤110中，实时采集电网对风电场的有效功率需求值，并将其作为风电场功率调节的目标值，即，将其作为风电场的目标输出功率ft"。在步骤120中，实时采集风电场内各风机的工作状态，所谓工作状态包括是否开机、是否存在故障、是否并网、当前输出的有功功率数值等。而后，根据已并网的各风机当前输出的有功功率数值Pn，计算得到该风电场当前的实际输出功率P(即，该风电场当前总的有效输出功率)，其中，P=E Pn, η为该风电场内各台风机机组的编号，例如，P 1，Ρ2…… Pn分别表示第1台风机、第2台风机……第η台风机。在步骤130中，根据风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·而计算风电场的功率调整值。具体地，该功率调整值可以包括功率调整数值ΔΡ和功率调整比率X%。 当功率调整值为功率调整数值△ P时，在步骤130中，根据风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·而获得功率调整数值ΔΡ，其中，功率调整数值AP = ft-P。当功率调整值为功率调整比率时，在步骤130中，根据风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·而获得功率调整数值ΔΡ，而后再根据风电场当前的功率调整数值ΔΡ和实际输出功率P而获得功率调整比率X%。其中，功率调整数值ΔΡ = ft-P，功率调整比率Χ%= ΔP/ P。在步骤140中，基于上述功率调整值而确定功率调整策略。所谓功率调整策略可以包括是否需要对风电场的输出功率进行调节、调节哪些风机、调节方式以及调节数值，其中调节方式包括启动风机、停机、向下调整功率、向上调整功率等。例如，在实际应用中，可以将功率调整数值的绝对值I ΔΡ|与预设的调整阈值进行比较，若功率调整数值的绝对值
ΔΡ大于预设的调整阈值，则确定需要调整所述风电场的输出功率，并基于该确定结果以及所述功率调整值而制定包含有被调节的风机机组的编号、调节方式以及调节数值等信息的功率调整策略；否则，确定功率调整策略为不调节风电场的输出功率。在步骤150中，基于上述功率调整策略而控制风电场内相应风机的工作状态。具体地，当上述功率调整策略为调节风电场的输出功率时，基于上述功率调整策略而调节风电场内相应风机的输出功率；当功率调整策略为不调整风电场的输出功率时，则无需调节风电场的输出功率而直接结束本流程。例如，在实际应用中，当功率调整策略为调节风电场的输出功率并且功率调整值为功率调整比率时，可以将风电场内的已并网机组的输出功率统一调整χ%，优选地，可以仅将风电场内已并网的限功率机组的输出功率统一调整
X % O重复上述步骤120至步骤150，直至风电场的输出功率满足电网的功率需求。具体地，为了使风电场的实际输出功率P能够更接近所期望的目标输出功率ft·，在步骤150之后可以再转到步骤120并重新获得风电场内各风机的工作状态及风电场的实际输出功率P， 而后继续步骤130至步骤150，以期使风电场的实际输出功率P达到或者更接近目标输出功率Pr。当然，在实际应用中还可以在步骤130和步骤140之间设置判断步骤，用来判断当前风电场的实际输出功率P是否已逐步达到目标输出功率Pr，或者二者之差的绝对值
ΔΡ是否在可允许的范围内，若是，则无需再对风电场内的输出功率进行调节；若否，则继续调整风电场内的输出功率。这样，通过设置该判断步骤，可以不必频繁地启动/停止风机机组或者频繁地变换风机机组的输出功率，从而可以延长风机的使用寿命。此外，当风电场的实际输出功率P达到目标输出功率ft·，或者二者之差的绝对值
8ΔΡ已经处于可允许的范围内时，可以重新执行上述步骤110至步骤150，以根据电网对风电场的新的有效功率需求来重新调整风电场内的输出功率，而使风电场的实际输出功率 P达到或者接近其新的目标输出功率ft·。需要指出的是，在实际应用中，当功率调整策略为调整风电场的输出功率并且功率调整比率为正数时，在步骤150之前还可以包括判断风电场内是否存在待机机组的步骤，并且在该步骤中，若判断出风电场内存在待机机组，则启动相应待机机组并使其并网，然后转到步骤120 ；否则，直接转到步骤150。优选地，在该步骤中，若风电场内的待机机组的数量大于1，则优先启动待机时间长的机组。而且，在实际应用中，当功率调整策略为调整风电场的输出功率并且功率调整比率为负数时，在步骤150之前还可以包括判断是否需要使风电场内已并网的机组停机的步骤，并且在该步骤中，若判断出需要使风电场内已并网的机组停机，则使风电场内已并网的相应机组停机，然后转到步骤120 ；否则，直接转到步骤150。优选地，在该步骤中，若风电场内的待机机组的数量大于1，则优先使先前停机次数少的机组停机。进一步需要指出的是，尽管前述实施例中是以功率调整比率作为功率调整值而对风电场内待调风机的输出功率统一进行调整的，然而在实际应用中，也可以直接采用功率调整数值ΔΡ来作为功率调整值，并以此对风电场内待调风机的输出功率统一进行调整，例如，可以在各风机额定输出功率允许的情况下，将上述功率调整数值ΔΡ平均分配至各待调机组中。请参阅图2，其中示出了本发明第二实施例提供的风电场的功率调节方法的流程示意图。在本实施例中，通过提高风电场的输出功率来使风电场的实际输出功率达到或者接近目标输出功率。具体地，在步骤210中，实时采集电网对风电场的有效功率需求值，并将其作为风电场功率调节的目标值，即，将其作为风电场目标输出功率ft"。在步骤220中，实时采集风电场内各风机的工作状态，所谓工作状态包括是否开机、是否存在故障、是否并网、当前输出的有功功率数值等。而后，根据已并网的各风机的当前输出的有功功率数值Pn，计算得到该风电场当前的实际输出功率P，其中，P =Σ Ρη，η为该风电场内各台风机机组的编号。在步骤230中，根据该风电场当前的目标输出功率ft·和实际输出功率P，计算得到该风电场所需的功率调整数值ΔΡ。其中，该功率调整数值可以为目标输出功率ft"和实际输出功率P 二者之差，即，ΔΡ = Ι^-Ρ。在步骤MO中，判断功率调整数值的绝对值I ΔΡ|是否大于预设的调整阈值，即， 判断功率调整数值的绝对值I ΔΡ|是否超出实际输出功率P与目标输出功率ft· 二者之差的允许范围，若是，则转到步骤沈0，即，此时功率调整策略为调整该风电场的输出功率；若否，则转到步骤250直接结束本方法，而无需调整风电场的输出功率，即，此时功率调整策略为不调整风电场的输出功率。其中，预设的调整阈值可以根据实际情况或电网要求而预先设定，例如可以根据先前的经验值来预先设定该调整阈值。在步骤沈0中，判断是否有待机机组，若是，则转到步骤270 ；若否，则转到步骤 280。在步骤270中，启动相应待机机组并使其并网，而后转到步骤220，以重新获得当前风电场内各风机的工作状态及风电场的实际输出功率P。在实际应用中，若该风电场内的待机机组的数量大于1，则优先启动待机时间长的机组，以避免某些机组因长时间待机而出现设备运行功能退化的问题。在步骤观0中，根据上述功率调整数值ΔΡ和实际输出功率P而获得功率调整比率 X%，其中，Χ%= ΔΡ/Ρ。在步骤290中，将风电场内的已并网机组的输出功率统一向上调整。在实际应用中，为了快速有效地提升风电场的输出功率，可以仅将该风电场内的已并网的限功率机组的输出功率统一向上调整χ%。在步骤290后，本方法的流程可以再重新回到步骤220，并间隔一定时间，例如10 秒，重新获得当前风电场内各风机的工作状态及风电场的实际输出功率P，而后继续步骤 230至步骤四0，直至使风电场的实际输出功率P达到目标输出功率ft·，或者使风电场的实际输出功率P与目标输出功率ft· 二者之间的偏差处于可允许的范围内。如此循环直至满足电网的功率需求。需要指出的是，尽管在本实施例中，当风电场内有可用待机机组时优先启动待机机组，并且仅在可用待机机组全部启动完毕后电网的输出功率仍未能达到电网需求时，再调用限功率机组；然而在实际应用中并不局限于此，而是也可以采用这样的方式，即，先调整风电场内当前已并网的机组的输出功率，并且仅在风电场内当前已并网的机组的输出功率已调整至其最大输出功率时，才启动该风电场内的可用待机机组。进一步需要指出的是，在实际应用中，执行完步骤270后，本方法流程也可以直接转到步骤四0，而直接将此时刚刚并网的机组随同先前已并网的机组一同上调x%。请参阅图3，其中示出了本发明第三实施例提供的风电场的功率调节方法的流程示意图。在本实施例中，通过降低风电场的输出功率来使风电场的实际输出功率达到或者接近目标输出功率。具体地，在步骤310中，实时采集电网对风电场的有效功率需求值，并将其作为风电场的目标输出功率ft·。在步骤320中，实时采集风电场内各风机的工作状态，所谓工作状态包括是否开机、是否存在故障、是否并网、当前输出的有功功率数值等。而后，根据已并网的各风机当前输出的有功功率数值Pn，计算得到该风电场当前的实际输出功率P，其中，P =Σ Ρη，η为该风电场内各台风机机组的编号。在步骤330中，根据该风电场当前的目标输出功率ft·和实际输出功率P，计算得到该风电场所需的功率调整数值ΔΡ。其中，该功率调整数值可以为目标输出功率ft"和实际输出功率P 二者之差，即，ΔΡ = Ι^-Ρ。在步骤；340中，判断功率调整数值的绝对值I ΔΡ|是否大于预设的调整阈值，即， 判断功率调整数值的绝对值I ΔΡ|是否超出实际输出功率P与目标输出功率ft· 二者之间偏差的允许范围，若是，则转到步骤360，即，此时功率调整策略为调整该风电场的输出功率；若否，则转到步骤350直接结束本方法，而无需调整风电场的输出功率，即，此时功率调整策略为不调整风电场的输出功率。在步骤360中，判断是否需要使已并网机组停机，若是，则转到步骤390 ；若否，则转到步骤370。
在步骤370中，根据上述功率调整数值ΔΡ和实际输出功率P而获得功率调整比率 X%，其中，Χ%= ΔΡ/Ρ。在步骤380中，将风电场内的已并网机组的输出功率统一向下调整I。在步骤390中，使风电场内的已并网的相应机组停机。在实际应用中，优先使停机次数少的机组停机。执行完步骤380或步骤390后，本方法的流程可以再重新回到步骤320，以重新获得当前风电场内各风机的工作状态及风电场的实际输出功率P，而后继续步骤330至步骤 390，直至使风电场的实际输出功率P达到目标输出功率ft·，或者使风电场的实际输出功率 P与目标输出功率ft" 二者之间的偏差处于允许的范围内。而且，当风电场的实际输出功率 P达到目标输出功率ft·后，或者二者之间的偏差处于允许的范围内后，本方法的流程可以转到步骤310，并重新采集当前电网对风电场的有效功率需求值，而后重新执行步骤320至步骤390，以使风电场的实际输出功率满足当前电网的功率需求。作为另一个技术方案，本发明还提供一种风电场的功率调节装置，其包括控制及处理单元以及分别与之电连接的目标功率获取单元、风机状态获取单元和功率调节单元。 其中，目标功率获取单元用于获取风电场的目标输出功率ft"，并将其传输至控制及处理单元；风机状态获取单元用于获取风电场当前总有效输出功率值P，并将其传输至控制及处理单元；控制及处理单元用于根据风电场当前总有效输出功率值P与目标输出功率ft·计算风电场的功率调整值，并基于该功率调整值而确定功率调整策略，而后将功率调整策略传输至功率调节单元；功率调节单元基于该功率调整策略而控制该风电场内相应风机的输出功率。请参阅图4，其中示出了本发明一个具体实施例提供的功率调节装置。该功率调节装置包括控制及处理单元430以及分别与之电连接的目标功率获取单元410、风机状态获取单元420和功率调节单元440。其中，目标功率获取单元410用于采集电网对风电场的有效功率需求值，并将其作为风电场的目标输出功率ft"传输至控制及处理单元430。风机状态获取单元420用于实时采集风电场内各风机的工作状态，并将其传输至控制及处理单元430。所谓工作状态包括是否开机、是否存在故障、是否并网、当前输出的有功功率数值等。而后，该风机状态获取单元420根据已并网的各风机的当前输出的有功功率数值Pn，计算得到该风电场内当前总的有效输出功率值，S卩，该风电场当前的实际输出功率P，其中，P =Σ Ρη，η为该风电场内各台机组的编号，例如，Ρ1，Ρ2……Pn分别表示第1 台风机、第2台风机……第η台风机。控制及处理单元430包括数据计算模块，该数据计算模块根据风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率Pr，计算风电场的功率调整值，并基于该功率调整值而确定相应功率调整策略，而后将将相应功率调整策略传输至功率调节单元440。所谓功率调整值可以包括功率调整数值ΔΡ或功率调整比率Χ%，其中，功率调整数值AP = ft-P，功率调整比率Χ%= Λ Ρ/Ρ。所谓功率调整策略包括是否需要对风电场的输出功率进行调节、调节哪些风机、调节方式以及调节数值，其中调节方式包括启动风机、停机、向下调整功率、向上调整功率等。功率调节单元440基于上述功率调整策略而控制该风电场内相应风机的输出功率。当功率调整策略为调整风电场的输出功率并且功率调整值为功率调整比率时，该功率调节单元440根据控制及处理单元430的指示，将该风电场内的已并网机组的输出功率统一调整X%。具体地，当为正数时，将风电场内的已并网机组的输出功率统一向上调整；当为负数时，将风电场内的已并网机组的输出功率统一向下调整I。而且，在实际应用中，当功率调整策略为调整风电场的输出功率并且功率调整值为功率调整比率时，为了快速有效地提升风电场的输出功率，功率调节单元440根据控制及处理单元430的指示，可以仅将该风电场内已并网的限功率机组的输出功率统一向上调整X%。此外，为了更高效地控制风电场的输出功率，该控制及处理单元430还可以包括数据比较模块、机组启动控制模块和机组停机控制模块。其中，数据比较模块将功率调整数值的绝对值I ΔΡ|与预设的调整阈值进行比较，若功率调整数值的绝对值I ΔΡ|大于预设的调整阈值，则确定需要调整风电场的输出功率，并基于该确定结果以及功率调整值而确定相应的功率调整策略；否则，确定功率调整策略为不调整风电场的输出功率。这样，借助于该数据比较模块、控制及处理单元430及功率调节单元440的协同作业，可以仅在功率调整数值的绝对值I ΔΡ|大于预设的调整阈值时才进行功率调节，而无需频繁地启动/停止风机机组或者频繁地变换风机机组的输出功率，从而可以延长风机的使用寿命。机组启动控制模块用于在为正数时判断该风电场内是否存在待机机组，若是， 则指示功率调节单元440工作，即，启动相应待机机组并使其并网。当机组启动控制模块判断出该风电场内存在多台待机机组时，则指示功率调节单元440优先启动待机时间长的机组，从而可以避免某些机组因一直待机而出现设备运行功能退化的问题。机组停机控制模块用于在为负数时判断是否需要使风电场内已并网的机组停机，若是，则指示功率调节单元440工作，即，将相应机组停机。当机组停机控制模块判断出该风电场内的已并网机组的数量大于1，则指示功率调节单元440优先使先前停机次数少的机组停机，从而可以避免某些机组因长时间处于运行状态而导致设备疲劳并最终影响使用寿命的问题。需要指出的是，在前述各实施例中，所谓限功率机组指的是在已并网的机组中可以通过机组变桨来提高其输出功率的机组，也就是指输出功率大于预定的有功输出功率参考值PO而小于其最大功率的机组。其中，该有功输出功率参考值PO的具体取值由机组的额定功率及机组所处的风资源环境决定。例如，对于金风1.5丽机组，可以根据经验预先设定该有功输出功率参考值PO为500kW，此时，对于该型号机组而言，其有功输出功率大于 500kW而小于其最大功率的机组即定义为限功率机组。可以理解，此时风电场可能同样会存在因所处位置的风资源等客观原因而导致有功输出功率小于500kW的机组，S卩，该风电场可能存在着通过机组变桨并不能提高其输出功率的机组，因此为了快速有效地调整风电场的输出功率，可以仅调整该风电场内已并网的限功率的机组。进一步需要指出的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种风电场的功率调节方法，其特征在于包括下述步骤1)实时采集电网对所述风电场的有效功率需求值，并将其作为风电场的目标输出功率Pr ；2)获取所述风电场当前的实际输出功率P；3)根据所述风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·，计算所述风电场的功率调整值；4)基于所述功率调整值而确定功率调整策略；5)基于所述功率调整策略而控制所述风电场内相应风机的工作状态；重复上述步骤2)至步骤5)，直至所述风电场的输出功率满足电网的功率需求。
2.根据权利要求1所述的风电场的功率调节方法，其特征在于，所述功率调整值包括功率调整数值ΔΡ，并且在所述步骤3)中，根据所述风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·而获得所述功率调整数值ΔP，其中，所述功率调整数值ΔΡ = ft-P。
3.根据权利要求1所述的风电场的功率调节方法，其特征在于，所述功率调整值包括功率调整比率X%，并且在所述步骤3)中，根据所述风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·而获得所述功率调整数值ΔΡ，而后再根据所述风电场当前的功率调整数值ΔΡ 和实际输出功率P而获得所述功率调整比率，其中，所述功率调整数值Δ P = Pr-P,所述功率调整比率Χ%= Δ Ρ/Ρ。
4.根据权利要求2或3所述的风电场的功率调节方法，其特征在于，在所述步骤4)中， 将所述功率调整数值的绝对值I ΔΡ|与预设的调整阈值进行比较，若所述功率调整数值的绝对值I ΔΡ|大于预设的调整阈值，则确定需要调整所述风电场的输出功率，并基于该确定结果以及所述功率调整值而确定相应的功率调整策略；否则，确定所述功率调整策略为不调整所述风电场的输出功率，并且在所述步骤5)中，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率时，基于所述功率调整策略而调整所述风电场内相应风机的输出功率；当所述功率调整策略为不调整所述风电场的输出功率时，无需调整所述风电场的输出功率而直接结束本流程。
5.根据权利要求4所述的风电场的功率调节方法，其特征在于，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整值为功率调整比率时，在所述步骤5) 中，将所述风电场内的已并网机组的输出功率统一调整Χ%。
6.根据权利要求5所述的风电场的功率调节方法，其特征在于，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整值为功率调整比率时，在所述步骤5) 中，仅将所述风电场内已并网的限功率机组的输出功率统一调整X%。
7.根据权利要求4所述的风电场的功率调节方法，其特征在于，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且功率调整比率为正数时，在所述步骤5)之前还包括步骤45)判断所述风电场内是否存在待机机组，若是，则启动相应待机机组并使其并网， 然后转到步骤2)；若否，则直接转到步骤5)。
8.根据权利要求4所述的风电场的功率调节方法，其特征在于，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且功率调整比率为负数时，在所述步骤5)之前还包括步骤46)判断是否需要使所述风电场内已并网的机组停机，若是，则使相应的风机机组停机，然后转到步骤2)；若否，则直接转到步骤5)。
9.一种风电场的功率调节装置，其特征在于包括控制及处理单元以及分别与之电连接的目标功率获取单元、风机状态获取单元和功率调节单元，其中所述目标功率获取单元用于采集电网对所述风电场的有效功率需求值，并将其作为风电场的目标输出功率ft"传输至所述控制及处理单元；所述风机状态获取单元用于获取所述风电场当前的实际输出功率P，并将其传输至所述控制及处理单元；所述控制及处理单元包括数据计算模块，所述数据计算模块根据所述风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率ft·计算所述风电场的功率调整值；所述控制及处理单元基于所述功率调整值而确定功率调整策略，并将所述功率调整策略传输至所述功率调节单元；所述功率调节单元基于所述功率调整策略而控制所述风电场内相应风机的工作状态。
10.根据权利要求9所述的风电场的功率调节装置，其特征在于，所述功率调整值包括功率调整数值ΔΡ或功率调整比率X%，其中，所述功率调整数值ΔΡ = ft-P，所述功率调整比率Χ%= ΔΡ/Ρ。
11.根据权利要求10所述的风电场的功率调节装置，其特征在于，所述控制及处理单元还包括数据比较模块，所述数据比较模块用于将所述功率调整数值的绝对值I ΔΡ|与预设的调整阈值进行比较，若所述功率调整数值的绝对值I ΔΡ|大于所述预设的调整阈值， 则确定需要调整所述风电场的输出功率，并基于该确定结果以及所述功率调整值而确定相应的功率调整策略；否则，确定所述功率调整策略为不调整所述风电场的输出功率。
12.根据权利要求10所述的风电场的功率调节装置，其特征在于，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整值为功率调整比率时，所述功率调节单元根据所述控制及处理单元的指示，将所述风电场内的已并网机组的输出功率统一调整Χ%。
13.根据权利要求12所述的风电场的功率调节装置，其特征在于，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整值为功率调整比率时，所述功率调节单元根据所述控制及处理单元的指示，将所述风电场内已并网的限功率机组的输出功率统一调整χ%。
14.根据权利要求10所述的风电场的功率调节装置，其特征在于，所述控制及处理单元还包括机组启动控制模块，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整比率为正数时，所述机组启动控制模块判断所述风电场内是否存在待机机组， 若是，则指示所述功率调节单元启动相应待机机组而使其并网。
15.根据权利要求10所述的风电场的功率调节装置，其特征在于，所述控制及处理单元还包括机组停机控制模块，当所述功率调整策略为调整所述风电场的输出功率并且所述功率调整比率为负数时，所述机组停机控制模块判断是否需要使所述风电场内已并网的机组停机，若是，则指示所述功率调节单元使相应的风机机组停机。
全文摘要
本发明属于风力发电技术领域，具体提供了一种风电场的功率调节方法及功率调节装置。该方法包括下述步骤1)实时采集电网对风电场的有效功率需求值，并将其作为风电场的目标输出功率Pr；2)获取风电场当前的实际输出功率P；3)根据风电场当前的实际输出功率P与目标输出功率Pr，计算所述风电场的功率调整值；4)基于所述功率调整值而确定功率调整策略；5)基于所述功率调整策略而控制所述风电场内相应风机的工作状态；重复上述步骤2)至步骤5)，直至所述风电场的输出功率满足电网的功率需求。本发明提供的上述功率调节方法及装置能够及时准确地调整风电场的输出功率，提高风机运行的稳定性和安全性，同时还可以大大节省人力成本。
文档编号F03D7/00GK102400855SQ20111036370
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者乔元, 张鹏飞, 王磊品, 闫佳会, 黄远彦 申请人:北京天源科创风电技术有限责任公司, 北京金风科创风电设备有限公司