风电场风电机组限出力控制方法
【专利摘要】风电场风电机组限出力控制方法。本发明建立了以调节容量参数、调节速度参数、机组利用小时数参数组成的调节指标，根据调节指标的大小建立包含全部风电机组的限出力控制表，再根据各风电机组桨距角与调节指标大小的关系、各风电机组短期预测功率与调节指标之间的关系修正各风电机组在限出力控制表中的位置，随后基于实际应限出力的大小与限出力控制表确定参调风电机组，确定参与限出力控制的风电机组数量以及各参调风电机组的降出力限值，根据降出力限值控制各风电机组进行限出力控制，本发明避免了风电机组的频繁启停，从而实现风能的最大利用以及对风电机组的保护。
【专利说明】风电场风电机组限出力控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种风电场风电机组限出力控制方法。
【背景技术】
[0002] 风电具有间歇性、波动性和随机性，不能提供稳定的发电功率，其并网发电给电网 的安全稳定运行带来了一定的冲击和挑战。为了保证电网的安全稳定，调度人员往往需要 在运行控制中留有较大的安全裕度。然而，随着风电大规模的集中开发并网，仅仅通过电网 调节将愈加困难。随着风电并网容量的增加，风电场具备有功功率调节能力，能够根据电网 调度部门指令控制有功功率输出，以实现最大风能利用、避免风电场频繁启停。频繁启停对 风电机组寿命影响非常大，不仅增加了风电机组的磨损及运行费用，而且受技术水平限制， 风电场的调节响应速率也有一定的限制。因此，有必要设计一种通过调节风电机组控制系 统来进行出力限制，使出力在可控范围内的风电机组出力控制方法。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种避免频繁启停风电机组、通过控制 系统控制有功功率输出，从而实现风能的最大利用以及对风电机组的保护。
[0004] 本发明所提供的风电场风电机组限出力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005] (1)获取风电场各风电机组的运行数据和预测数据：获取各风电机组在当前控制 周期初始时刻的输出功率值Ρ Μ，当前控制周期初始时刻风电场实际出力值P〇，各风电机组 的当前控制周期初始时刻桨距角，控制周期初始时刻风电场实际出力值h，风电场发电计 划限值P plan，各风电机组的额定功率；当前控制周期结束时刻的预测风速，风电场所在地的 实时气温、气压、湿度，获取各风电机组的机组利用小时数，即在一定时段内实际发电量折 合为额定容量的运行小时数Ti，以及各风电机组最大利用小时数T。等；
[0006] (2)建立风电场内可限出力机组的限出力控制表，具体为：
[0007] (21)计算风电机组i的调节容量PTi以及调节容量参数ZPTi :
[0008] 所述调节容量是指当前控制周期内在不停机的情况下风电机组控制系统通过主 动调节能够达到的最大降出力值：
[0009]
【权利要求】
1. 一种风电场风电机组限出力控制方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 获取风电场各风电机组的运行数据和预测数据：获取各风电机组在当前控制周期 初始时刻的输出功率值ΡΜ，当前控制周期初始时刻风电场实际出力值P〇,各风电机组的当 前控制周期初始时刻桨距角，控制周期初始时刻风电场实际出力值h，风电场发电计划限 值P plan，各风电机组的额定功率；当前控制周期结束时刻的预测风速，风电场所在地的实时 气温、气压、湿度，获取各风电机组的机组利用小时数，即在一定时段内实际发电量折合为 额定容量的运行小时数Ti，以及各风电机组最大利用小时数T。等； (2) 建立风电场内可限出力机组的限出力控制表，具体为： (21) 计算风电机组i的调节容量PTi以及调节容量参数ZPTi : 所述调节容量是指当前控制周期内在不停机的情况下风电机组控制系统通过主动调 节能够达到的最大降出力值：
式中：ΡΜ为控制周期初始时刻风电机组i的输出功率值，Pmaxi为控制周期内风电机组 i可调最大降出力值，Pt>为风电机组i的最小技术出力值，Pu为运行在Cp恒定区的风电 机组限出力控制最小有功出力值，且P" = (l-kd^OP^kd为常数；PBi为风电机组i由 定区运行至转速恒定区时的有功出力值为风电机组i降出力控制后达到最低运行点 时的有功出力值且? 1 -1 %)ρβ,;
式中：Pbase为风电机组i的额定调节容量;m为常数，当 设定风电机组i的调节容量PTi = PBikd时，定义调节容量参数=1 *且PTi/Pbase;每增减 1 %，其调节容量参数ZPTi相应增减m% ; (22) 计算风电机组i的调节速度Vi以及调节速度参数: 通过风电机组响应测试确定调节速度，该调节速度是指风电机组在单位时间内响应控 制命令的平均功率变化量：
> 式中：Δ/^为第1次测试期间风电机组i 的出力变化值，ΔΙ/为风电机组i第1次测试的响应控制信号的时间，Μ为测试次数； 计算调节速度参数：
式中，Ρν_η为系统设定的风电机组i单位 时间调节速度；PNi为风电机组i的额定功率；η为常数，当设定风电机组i调节速度Vi = Pv n时，调节速度参数；=1?且Vi/PNi每增减1 % , &相应增减n% ; (23) 计算风电机组i的机组利用小时数参数么： = 1 + 〃式中：T。为机组最大利用小时数；r为与最大机组利用小时数偏移量 相关的系数，即设定风电机组i当前时段内机组利用小时数?\为0时，机组利用小时数参 数；=1，且凡/%每增加1%，&相应增加 r% ; (24) 构建风电机组i的调节指标Zi ;若风电机组j的调节指标大于风电机组i的调 节指标，则在限出力控制表中将风电机组j的优先级标为k，那么风电机组i的优先级标 为k+1，即优先利用风电机组j进行限出力控制，依此构建包含全部风电机组的限出力控制 表，其中+6? +CZ.4，a、b、C 为常数，且 a+b+c = 1 ; (3) 对限出力控制表进行修正，具体为： (31) 根据风电机组桨距角与调节指标大小修正限出力控制表：对于限出力控制表中 任意两组风电机组i、j，若Zi > Ζ」，β i > β」，且Ζ^Ζ」彡ε ( β厂β，则将机组j在限出 力控制表的位置更新到机组i前，即优先利用风电机组j进行限出力控制，其中，ΖρΖ」分别 为机组i、j的调节指标，β i、^分别为机组i、j控制周期初始时刻桨距角，ε为常数； (32) 根据风电机组短期预测功率修正限出力控制表：对于限出力控制表中任意两组 风电机组i、j，若Zi > Ζ」，Λ Pfj > Λ Pfi > 0,且Ζ^Ζ」彡σ ( Λ Pfj- Λ Pfi)，则将机组j在限出 力控制表的位置更新到机组i前，即优先利用风电机组j进行限出力控制，其中，ΖρΖ」分别 为机组i、j的调节指标，σ为常数；AP fi、APfj分别为风电机组i、j在当前控制周期内的 预测变出力；APfi = ΡΜ-Ρ,，式中，Pfi为风电机组i在当前控制周期结束时刻的预测功率，且
，式中，P为空气密度，D为风电机组i的 风轮直径，A为当前控制周期结束时刻的预测风速，C为风轮功率系数，η i为风电机组i传 动装置的机械效率，η2为风电机组i的发电机的机械效率，Η为气温，R为气压，S为湿度， ΡΜ为控制周期初始时刻风电机组i的输出功率值； (4) 在风电机组总调节容量满足限出力要求时，S卩.
时，基于实际应限出力的 大小与限出力控制表确定参调风电机组，具体为：
进行求解，确定参与限出力控制的风电机组数量，若存在J使
，则J为限出力控制参调风电机组的数目，降出力限值Λ Pk = PTi，k = 1， 2···，J-l ;第J台风电机组的降出力限值为
*而其余风电机组的降出力限值 APk = 〇，k = J+1，"·，Ν，Ν为风电机组总量；k为1-N的常数，是相应风电机组在限出力控 制表中标注的优先级，i为1-N的常数，是优先级为k的风电机组所对应的风电机组编号，N 为风电机组总数；其中，Pd = PcrPplan，Ρ〇为控制周期初始时刻风电场实际出力值，Pplan为风 电场发电计划限值； (5) 将APk(k= 1，…，刀作为降出力限值控制信号输出至参调风电机组，控制各风电 机组进行限出力控制。
【文档编号】H02J3/38GK104104106SQ201410264523
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】马汝祥, 胡先庆, 崔伟伟, 赵云峰 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司阜宁县供电公司, 阜宁恒源电气实业有限公司