风电场限功率停机方法及系统与流程

本发明涉及风力发电，具体地涉及一种风电场限功率停机方法以及一种风电场限功率停机系统。

背景技术：

1、在大风限电的情况下，风电机组需要开桨很大，会对风机的运行和电力系统的稳定性产生不利影响。一是风机的疲劳载荷会增加，可能会导致风机的疲劳损坏，缩短风机的使用寿命。二是可能会导致风机的转子在运行过程中产生谐波和不平衡电流，对电力系统的稳定性产生不利影响。

2、针对开桨过大问题，通常主控会增加桨距角过大保护策略，当达到一定条件时直接停机。这有可能会导致在一些大风天气时，风机调节不到能量管理系统的最低调节功率，从而影响全场限功率跟随。一般针对此现象可以通过调大能量管理系统的最低功率给定值来避免无法正常调节问题。但调大最低功率给定值，会产生启停风机频繁的问题，启停过多同样不利于风机。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的是提供一种风电场限功率停机方法以及系统，该方法根据风机运行参数来确定最低调节功率，实现在不同风况下采用不同的最低调节功率，在大风天为避免长时间开桨过大限电，使用较大的最低调节功率，使全场调节更容易进入停机方式进行限电，同时起到保护风机的目的；在小风天使用较小的最低调节功率，使全场调节尽可能采用降功率方式进行限电，减少风机启停的频次。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种风电场限功率停机方法，所述方法包括：

3、获取风电场调度指令及风机运行参数；所述风电场调度指令包括风电场调度指令给定功率，所述风机运行参数至少包括风机风速、风机有功功率以及并网状态；

4、根据风机运行参数确定各风机的最低调节功率，包括：

5、根据风机运行参数计算预设时长内各并网风机的风速平均值；

6、将风速平均值与风速阈值进行比较，若风速平均值小于第一风速阈值，且持续预设时长，则判定当前风况为小风风况；若风速平均值大于第二风速阈值且持续预设时长，则判定当前风况为大风风况；所述第二风速阈值大于第一风速阈值；

7、在小风风况情况下，确定对应风机的第一最小调节功率为最低调节功率；在大风风况情况下，确定对应风机的第二最小调节功率为最低调节功率，所述第二最小调节功率大于第一最小调节功率。

8、根据上述技术手段，根据风机运行参数来确定最低调节功率，实现在不同风况下采用不同的最低调节功率作为功率调节的下限，从而实现在大风天为避免长时间开桨过大限电，使用较大的最低调节功率，使全场调节更容易进入停机方式进行限电，同时起到保护风机的目的；在小风天使用较小的最低调节功率，使全场调节尽可能采用降功率方式进行限电，减少风机启停的频次。根据上述技术手段，根据并网风机预设时长内的平均风速判断当前风况，根据不同的风况确定不同的最低调节功率，不同风况采用不同的最低调节功率；同时，在判断风况时，设置了两个风速阈值，且当风速平均值位于两个风速阈值之间时，沿用前次风况，这样可以避免风速波动造成的风况来回变化。

9、在本技术实施例中，所述第一最小调节功率为风机主控最低调节有功功率；

10、当第一最小调节功率大于功率限值时，第二最小调节功率为第一最小调节功率与功率裕量的和；当第一最小调节功率小于功率限值时，第二最小调节功率为功率限值与功率裕量的和，其中功率限值为风机在风速限值时，桨距角开桨到调节范围最大值时，风机能够稳定输出的功率值，所述风速限值根据暴风切出风速确定；

11、所述第二风速阈值为风速限值与风速裕量的差值；所述第一风速阈值为第二风速阈值与判定死区的差值。

12、根据上述技术手段，可以根据风机的参数确定出不同的最小调节功率以及不同的风速阈值，第二风速阈值与第一风速阈值之间间隔判定死区，避免判定的风况频繁波动。

13、本技术实施例中，确定各风机的最低调节功率之后，还包括：根据风电场调度指令、风机运行参数以及各风机的最低调节功率调节并网风机功率，以使全场有功功率与风电场调度指令相同，或者全部并网风机有功功率与对应的最低调节功率相等。

14、在本技术实施例中，根据风电场调度指令、风机运行参数以及各风机的最低调节功率进行限功率停机，包括：

15、根据风电场调度指令、风机运行参数以及各风机的最低调节功率调节并网风机功率。

16、在本技术实施例中，根据风电场调度指令、风机运行参数以及各风机的最低调节功率调节并网风机功率，包括：

17、根据当前风机运行参数计算并网风机的全场有功功率；

18、根据全场有功功率及风电场调度指令计算第一全场调节量；

19、根据风机运行参数以及对应风机的最低调节功率确定并网风机是否需要进行功率调节；

20、对需要进行功率调节的并网风机，根据全场有功功率、第一全场调节量以及对应的最低调节功率确定风机单步调节值，下控至对应风机进行调节。

21、根据上述技术手段，根据全场有功功率以及风电场调度指令来对并网风机的功率进行调节，以降低功率的方式来满足限功率调度要求，减少风机启停频次。

22、在本技术实施例中，根据风电场调度指令、风机运行参数以及对应的最低调节功率确定风机单步调节值，包括：

23、根据风机运行参数计算风场理论调节量：

24、；

25、其中，为第一全场调节量，，kp为比例系数，ti为积分时间常数，td为微分时间常数，为风电场调度指令给定功率，为全场有功功率；

26、根据风场理论调节量计算各风机单次调节值；

27、计算风机当前功率值与对应的最低调节功率的第一差值；

28、从风机单次调节值、第一差值以及单步步长调节值中确定最小值作为风机单步调节值。

29、根据上述技术手段，可以计算得到各风机的单次调节值，以风机当前功率值与对应的最低调节功率的第一差值、风机单次调节值以及单步步长调节值中确定的最小值作为风机单步调节值，一方面可以避免调节后低于该风机的最低调节功率，另一方面可以避免单步调节量较多，影响风机稳定性。

30、本技术实施例中，在调节并网风机功率之后，还包括：根据风电场调度指令、风机运行参数以及各风机的最低调节功率进行限功率停机。

31、在本技术实施例中，根据风电场调度指令、风机运行参数以及各风机的最低调节功率进行限功率停机，还包括：

32、在全部并网风机有功功率与对应的最低调节功率相等，且全场有功功率大于风电场调度指令的情况下，根据调节后的风机运行参数确定第二全场调节量；

33、根据第二全场调节量及调节后的风机运行参数计算停机台数；

34、将停机指令下控至对应风机，完成停机调节。

35、根据上述技术手段，可以在通过降低功率的方式无法满足风电场调度指令的情况下，采用停机的方式进行限功率，保障风电场功率与风电场调度指令相同。

36、在本技术实施例中，根据第二全场调节量及调节后的风机运行参数计算停机台数，包括：

37、获取前i台并网风机的实时有功功率；

38、若前i台并网风机的实时有功功率小于第二全场调节量，则更新i=i+1，返回前一步骤；否则，确定i为停机台数。

39、根据上述技术手段，可以快速确定出需要停机的风机台数，快速实现限功率停机。

40、在本技术实施例中，所述方法还包括：

41、在完成停机调节后，若全场有功功率小于风电场调度指令，则根据风电场调度指令以及风机运行参数调节并网风机功率，直到全场有功功率与风电场调度指令相同。

42、根据上述技术手段，进一步对并网风机的功率进行调节，以使风电场风机功率与风电场调度指令给定功率值相符，满足调度需求。

43、本技术第二方面提供一种风电场限功率停机系统，所述系统包括：

44、数据获取单元，用于获取风电场调度指令及风机运行参数；

45、最低调节功率确定单元，用于根据风机运行参数确定各风机的最低调节功率；

46、风机功率调节单元，用于风机功率调节单元，用于根据风电场调度指令、风机运行参数以及各风机的最低调节功率进行限功率停机。

47、根据上述技术手段，根据风机运行参数来确定最低调节功率，实现在不同风况下采用不同的最低调节功率作为功率调节的下限，从而实现在大风天为避免长时间开桨过大限电，使用较大的最低调节功率，使全场调节更容易进入停机方式进行限电，同时起到保护风机的目的；在小风天使用较小的最低调节功率，使全场调节尽可能采用降功率方式进行限电，减少风机启停的频次。

48、通过上述技术方案，针对大风天与小风天限电的不同表现，自动识别大风天与小风天，在大风天为避免长时间开桨过大限电，提高能量管理系统对风机的最低功率设定值，使全场调节更容易进入停机方式进行限电。在小风天降低能量管理系统对风机的最低功率设定值，使全场调节尽可能采用降功率方式进行限电。这样既可以保护风机在大风天避免长时间开桨大限电，也可以通过小风天区别调节方式避免风机过多启停机，做到停机调节因“风”制宜。

49、本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。