一种具备能量管理功能的新能源场站一次调频方法及系统与流程

1.本发明涉及电场管理技术领域，特别涉及一种具备能量管理功能的新 能源场站一次调频方法及系统。


背景技术：

2.随着以风电和光伏为代表的新能源发电设备在电力系统中占比的不 断提高，由于新能源设备普遍采用电力电子设备并网，势必会影响电网的 稳定运行。为应对新能源发电设备大面积并网，对电网造成潜在的风险。 《dl/t 1870
‑
2018电力系统网源协调技术规范》第6.3.4条要求“风电 场、光伏发电站应具备一次调频能力，并网运行时一次调频功能始终投入 并确保正常运行”。基于此要求，各省调度相继要求新能源场站必须具备 一次调频功能，因此各网省电力公司调度中心已发出正式通知，对于旧的 新能源场站进行一次调频改造工作，新投产的新能源场站须具备一次调频 功能方可并网运行。
3.由于风电场中自动化设备种类繁多包括：agc系统、能量管理系统、 风功率预测系统和一次调频等系统，各个设备之间相互通讯不仅容易导致 通讯链路出错，同时会增加硬件成本。现有技术中缺少一种能够解决上述 问题的调频系统。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种具备能量管理功能的新 能源场站一次调频方法及系统，能够实现对现有的一次调频系统和能量管 理平台进行融合，节省了硬件成本，减少了各个设备之间相互通讯的链路， 提高了整场控制的稳定性和电网运行的稳定性，降低了对电网造成潜在的 风险。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种具备能量管理功能的新能源场站 一次调频方法，其中，包括：
6.采集风机群的相关数据。
7.对采集到的风机群的相关数据进行分类和统计，上传整理后的数据。
8.接收整理后的风机群的相关数据，根据指定agc策略，计算全场有功 指令值，得到风机群分配的目标功率，若并网侧频率未超过预设死区，则 下发风机群调度指令。
9.若并网侧频率超过预设死区，则进行调频计算，得到风机群调频的目 标功率，下发风机群调频指令。
10.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方 式，其中，所述采集风机群的相关数据包括：
11.采集风机数据。
12.采集并网侧数据，包括并网侧的有功功率、无功功率、频率、电流、 电压和功率因素。
13.采集agc功率指令。
14.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方 式，其中，
所述根据指定agc策略，计算全场有功指令值，得到风机群分 配的目标功率，若并网侧频率未超过预设死区，则下发风机群调度指令包 括：
15.计算风场总容量p和每个风机群所控制的风机容量p1、p2、p3......p
n
， 其中，n为任意大于三的自然数。
16.计算每个风机群分配的目标功率下发风机群目标功率， 其中，p
ref
为计算出的总风机群的目标功率。
17.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方 式，其中，所述若并网侧频率超过预设死区，则进行调频计算，得到风机 调频的目标功率，包括：
18.根据风电场功率下垂控制计算补偿频率偏差所需调节的全场有功出 力δp。
19.当f
d
＜f
‑
50＜f
z
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp，其中，f 为每台风机并网侧的频率，f
d
为预设死区的最低值，f
z
为过频防反死区的 最高值，p
agc
为当前调频周期内agc下发的指令。
20.当f
z
≤f
‑
50，且p
agc
＞p
agc1
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc1
+δp， 其中，p
agc1
为频率大于过频防反死区时的agc指令值。
21.当f
z
≤f
‑
50，且p
agc
≤p
agc1
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp。
22.当
‑
f
z
＜f
‑
50＜
‑
f
d
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp，其中，
ꢀ‑
f
z
为欠频防反死区的最低值，
‑
f
d
为预设死区的最高值。
23.当
‑
f
z
≥f
‑
50，且p
agc
＜p
agc2
时，总风机群调频的目标功率 p
ref
＝p
agc2
+δp，其中，p
agc2
为频率小于欠频防反死区时的agc指令值。
24.当
‑
f
z
≥f
‑
50，且p
agc
≥p
agc2
时，总风机群调频的目标功率 p
ref
＝p
agc
+δp。
25.当
‑
f
d
＜f
‑
50＜f
d
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc
。
26.第二方面，本发明实施例还提供了一种具备能量管理功能的新能源场 站一次调频系统，其中，包括：
27.采集装置，用于采集风机群的相关数据。
28.能量管理装置，用于对采集到的风机群的相关数据进行分类和统计， 上传整理后的数据，接收并向每台电机下发风机群调度指令。
29.调频指令计算装置，连接内置的所述能量管理装置和外部能量管理装 置，用于接收整理后的风机群的相关数据，根据指定agc策略，计算全场 有功指令值，得到风机群分配的目标功率；若并网侧频率超过预设死区， 则进行调频计算，得到风机群调频的目标功率，向所述能量管理装置下发 风机群调频指令；若并网侧频率未超过预设死区，则向所述能量管理装置 下发风机群调度指令。
30.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方 式，其中，所述采集装置包括：
31.风机采集模块，用于采集风机数据。
32.并网侧采集模块，用于采集并网侧数据，包括并网侧的有功功率、无 功功率、频率、电流、电压和功率因素。
33.agc采集模块，用于采集agc功率指令。
34.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方 式，其中，
所述能量管理装置包括：
35.数据管理模块，用于对采集到的风机群的相关数据进行分类和统计， 向调频指令计算装置上传整理后的数据。
36.调度指令计算模块，用于根据指定agc策略，计算全场有功指令值， 得到风机群分配的目标功率，若并网侧频率未超过预设死区，则下发风机 群调度指令。
37.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方 式，其中，所述调频指令计算装置包括：
38.目标功率计算模块，用于接收整理后的风机群的相关数据，若并网侧 频率超过预设死区，则进行调频计算，得到风机群调频的目标功率；
39.第二调频传输模块，用于向所述所述能量管理装置下发风机群调频指 令。
40.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方 式，其中，所述调度指令计算模块包括：
41.第一计算单元，用于计算风场总容量p和每个风机群所控制的风机容 量p1、p2、p3......p
n
，其中，n为任意大于三的自然数。
42.第二计算单元，用于计算每个风机群分配的目标功率下 发风机群调频指令，其中，p
ref
为计算出的总风机群的目标功率。
43.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方 式，其中，所述目标功率计算模块包括：
44.全场有功出力计算单元，用于根据风电场功率下垂控制计算补偿频率 偏差所需调节的全场有功出力δp。
45.第一指令计算单元，用于当f
d
＜f
‑
50＜f
z
时，总风机群调频的目标功 率p
ref
＝p
agc
+δp，其中，f为每台风机并网侧的频率，f
d
为预设死区的最 低值，f
z
为过频防反死区的最高值，p
agc
为当前调频周期内agc下发的指 令。
46.第一指令计算单元，用于当f
z
≤f
‑
50，且p
agc
＞p
agc1
时，总风机群调 频的目标功率p
ref
＝p
agc1
+δp，其中，p
agc1
为频率大于过频防反死区时的agc 指令值。
47.第二指令计算单元，用于当f
z
≤f
‑
50，且p
agc
≤p
agc1
时，总风机群调 频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp。
48.第三指令计算单元，用于当
‑
f
z
＜f
‑
50＜
‑
f
d
时，总风机群调频的目标 功率p
ref
＝p
agc
+δp，其中，
‑
f
z
为欠频防反死区的最低值，
‑
f
d
为预设死区 的最高值。
49.第四指令计算单元，用于当
‑
f
z
≥f
‑
50，且p
agc
＜p
agc2
时，总风机群调 频的目标功率p
ref
＝p
agc2
+δp，其中，p
agc2
为频率小于欠频防反死区时的agc 指令值。
50.第五指令计算单元，用于当
‑
f
z
≥f
‑
50，且p
agc
≥p
agc2
时，总风机群调 频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp。
51.第六指令计算单元，用于当
‑
f
d
＜f
‑
50＜f
d
时，总风机群调频的目标 功率p
ref
＝p
agc
。
52.本发明实施例的有益效果是：
53.本发明提供了一种具备能量管理功能的新能源场站一次调频方法及 系统，对现有一次调频系统和能量管理平台进行融合，节省了要同时达到 一次调频和能量管理功能、
需要提供两套设备的硬件成本；减少各个设备 之间相互通讯的链路，提高了整场控制的稳定性；提高电网的稳定运行， 降低了对电网造成潜在的风险。
附图说明
54.为了更清楚地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。
55.图1为本发明具备能量管理功能的新能源场站一次调频方法的步骤示 意图；
56.图2为本发明具备能量管理功能的新能源场站一次调频方法的完整流 程图；
57.图3为本发明具备能量管理功能的风电场一次调频方法的结构图。
具体实施方式
58.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能够以各种不同的 配置来布置和设计。
59.请参照图1至图3，本发明的第一个实施例提供一种具备能量管理功 能的新能源场站一次调频方法，其中，包括：
60.采集风机群的相关数据。
61.对采集到的风机群的相关数据进行分类和统计，上传整理后的数据。
62.接收整理后的风机群的相关数据，根据指定agc策略，计算全场有功 指令值，得到风机群分配的目标功率，若并网侧频率未超过预设死区，则 下发风机群调度指令。
63.若并网侧频率超过预设死区，则进行调频计算，得到风机群调频的目 标功率，下发风机群调频指令。
64.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方 式，其中，所述采集风机群的相关数据包括：
65.采集风机数据。
66.采集并网侧数据，包括并网侧的有功功率、无功功率、频率、电流、 电压和功率因素。
67.采集agc功率指令。
68.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方 式，其中，所述根据指定agc策略，计算全场有功指令值，得到风机群分 配的目标功率，若并网侧频率未超过预设死区，则下发风机群调度指令包 括：
69.计算风场总容量p和每个风机群所控制的风机容量p1、p2、p3......p
n
， 其中，n为任意大于三的自然数。
70.计算每个风机群分配的目标功率下发风机群目标功率， 其中，p
ref
为计算出的总风机群的目标功率。
71.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方 式，其中，所述若并网侧频率超过预设死区，则进行调频计算，得到风机 调频的目标功率，包括：
72.根据风电场功率下垂控制计算补偿频率偏差所需调节的全场有功出 力δp。
73.当f
d
＜f
‑
50＜f
z
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp，其中，f 为每台风机并网侧的频率，f
d
为预设死区的最低值，f
z
为过频防反死区的 最高值，p
agc
为当前调频周期内agc下发的指令。
74.当f
z
≤f
‑
50，且p
agc
＞p
agc1
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc1
+δp， 其中，p
agc1
为频率大于过频防反死区时的agc指令值。
75.当f
z
≤f
‑
50，且p
agc
≤p
agc1
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp。
76.当
‑
f
z
＜f
‑
50＜
‑
f
d
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp，其中，
‑
f
z
为欠频防反死区的最低值，
‑
f
d
为预设死区的最高值。
77.当
‑
f
z
≥f
‑
50，且p
agc
＜p
agc2
时，总风机群调频的目标功率 p
ref
＝p
agc2
+δp，其中，p
agc2
为频率小于欠频防反死区时的agc指令值。
78.当
‑
f
z
≥f
‑
50，且p
agc
≥p
agc2
时，总风机群调频的目标功率 p
ref
＝p
agc
+δp。
79.当
‑
f
d
＜f
‑
50＜f
d
时，总风机群调频的目标功率p
ref
＝p
agc
。
80.在调频过程中，agc向下下发了有功目标指令，系统按照正向叠加， 反向闭锁的原则，协调agc有功指令和调频有功指令。即一次调频时频率 在一次调频死区和防反向调节死区之间，agc下发正向指令(与调频有功 调节方向一致)，目标指令叠加agc指令，agc下发反向指令(与调频有功 调节方向相反)，目标指令减去agc指令；一次调频时频率超出防反向调 节死区，agc下发正向指令，目标指令叠加agc指令，agc下发反向指令 时目标指令不变。
81.本发明的第二个实施例提供一种具备能量管理功能的新能源场站一 次调频系统，其中，包括：
82.采集装置，用于采集风机群的相关数据；
83.能量管理装置，用于对采集到的风机群的相关数据进行分类和统计， 上传整理后的数据，接收并向风机群下发风机群调度指令；
84.本发明的能量管理装置，当全场有多个风机群时，系统需接入多个能 量管理装置。
85.能量管理装置设置了目标指令来源的优先级，调频功能的指令优先级 高于agc指令的优先级。
86.调频指令计算装置，连接内置的所述能量管理装置和外部能量管理装 置，用于接收整理后的风机群的相关数据，根据指定agc策略，计算全场 有功指令值，得到风机群分配的目标功率；若并网侧频率超过预设死区， 则进行调频计算，得到风机群调频的目标功率，向所述能量管理装置下发 风机群调频指令；若并网侧频率未超过预设死区，则向所述能量管理装置 下发风机群调度指令。
87.调频指令计算装置根据各个能量管理装置(包括系统自带能量管理装 置)所控制的风机容量，按比例分配指令。当并网侧频率超出预设死区后， 启动一次调频，通过各个能量管理装置(包括系统自带能量管理装置)， 快速调节风机的有功出力。
88.通常，只有一个并网点的风场只需要一个调频指令计算装置，若出现 多个风机
群，则需要多个能量管理设备。即，在硬件性能可达到的下，可 以只通过调频指令计算装置一个装置，完成一次调频和能量管理两个功 能。如果该风场有两个以上的风机群，则调频指令计算装置向本调频指令 计算装置控制的风机群之外的风机群开放接口，接入调频指令计算装置。
89.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方 式，其中，所述采集装置包括：
90.风机采集模块，用于采集风机数据。
91.并网侧采集模块，用于采集并网侧数据，包括并网侧的有功功率、无 功功率、频率、电流、电压和功率因素。
92.agc采集模块，用于采集agc功率指令。
93.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方 式，其中，所述能量管理装置包括：
94.数据管理模块，用于对采集到的风机群的相关数据进行分类和统计， 向调频指令计算装置上传整理后的数据。
95.调度指令计算模块，用于根据指定agc策略，计算全场有功指令值， 得到风机群分配的目标功率，若并网侧频率未超过预设死区，则下发风机 群调度指令。
96.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方 式，其中，所述调频指令计算装置包括：
97.目标功率计算模块，用于接收整理后的风机群的相关数据，若并网侧 频率超过预设死区，则进行调频计算，得到风机群调频的目标功率；
98.第二调频传输模块，用于向所述所述能量管理装置下发风机群调频指 令。
99.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方 式，其中，所述调度指令计算模块包括：
100.第一计算单元，用于计算风场总容量p和每个风机群所控制的风机容 量p1、p2、p3......p
n
，其中，n为任意大于三的自然数。
101.第二计算单元，用于计算每个风机群分配的目标功率下 发风机群调频指令，其中，p
ref
为计算出的总风机群的目标功率。
102.结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方 式，其中，所述目标功率计算模块包括：
103.全场有功出力计算单元，用于根据风电场功率下垂控制计算补偿频率 偏差所需调节的全场有功出力δp。
104.第一指令计算单元，用于当f
d
＜f
‑
50＜f
z
时，总风机群调频的目标功 率p
ref
＝p
agc
+δp，其中，f为每台风机并网侧的频率，f
d
为预设死区的最 低值，f
z
为过频防反死区的最高值，p
agc
为当前调频周期内agc下发的指 令。
105.第一指令计算单元，用于当f
z
≤f
‑
50，且p
agc
＞p
agc1
时，总风机群调 频的目标功率p
ref
＝p
agc1
+δp，其中，p
agc1
为频率大于过频防反死区时的agc 指令值。
106.第二指令计算单元，用于当f
z
≤f
‑
50，且p
agc
≤p
agc1
时，总风机群调 频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp。
107.第三指令计算单元，用于当
‑
f
z
＜f
‑
50＜
‑
f
d
时，总风机群调频的目标 功率p
ref
＝p
agc
+δp，其中，
‑
f
z
为欠频防反死区的最低值，
‑
f
d
为预设死区 的最高值。
108.第四指令计算单元，用于当
‑
f
z
≥f
‑
50，且p
agc
＜p
agc2
时，总风机群调 频的目标功率p
ref
＝p
agc2
+δp，其中，p
agc2
为频率小于欠频防反死区时的agc 指令值。
109.第五指令计算单元，用于当
‑
f
z
≥f
‑
50，且p
agc
≥p
agc2
时，总风机群调 频的目标功率p
ref
＝p
agc
+δp。
110.第六指令计算单元，用于当
‑
f
d
＜f
‑
50＜f
d
时，总风机群调频的目标 功率p
ref
＝p
agc
。
111.其中，死区、调差率、最大负荷限制、线损补偿等参数均可通过区分 过频和欠频分别设置。
112.本发明实施例旨在保护一种具备能量管理功能的新能源场站一次调 频方法及系统，具备如下效果：
113.1.对现有一次调频系统和能量管理平台进行融合，节省了要同时达到 一次调频和能量管理功能、需要提供两套设备的硬件成本。
114.2.减少各个设备之间相互通讯的链路，提高了整场控制的稳定性；
115.3.提高电网的稳定运行，降低了对电网造成潜在的风险。
116.本发明实施例所提供的具备能量管理功能的新能源场站一次调频方 法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介 质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现 可参见方法实施例，在此不再赘述。
117.具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等， 该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述具备能量管理功能的 新能源场站一次调频方法，从而能够提高电网的稳定运行，降低了对电网 造成潜在的风险。
118.所述功能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，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质 中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡 献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算 机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设 备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施 例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、 只读存储器(read
‑
only memory，rom)、随机存取存储器(random accessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
119.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用 以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于 此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围 内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变 化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利 要求的保护范围为准。