一次调频能力评估方法及装置与流程

1.本说明书属于风力发电技术领域，尤其涉及一种一次调频能力评估方法及装置。


背景技术：

2.近年来，新能源发电技术发展迅速，不断挤占具常规水电、火电机组空间，使电源结构发生了较大变化，因此电网可用的基于常规水电、火电机组的一次调频响应资源逐步减少；同时当新能源发电机组达日最大发电出力时，全网火电或者水电机组深度调峰运行，无法提供向下一次调频能力，造成电网频率安全风险进一步加大。因此新能源发电机组参与电网一次调频的需求日益迫切。
3.新能源发电机组具体可以包括风电机组、光伏机组等。目前，风电机组参与电网调频的方法按参与调频的机理，可以分为转子动能控制(包括虚拟惯量控制、下垂控制和综合惯量控制)和功率备用控制(包括变桨距角控制、转子超速控制)。风电机组的转子动能控制是通过在风机有功功率控制系统中引入辅助调频环节，使风机转子动能和输出功率进行短暂性的转换。然而，风电机组转子动能控制只能对系统频率进行短时支撑，不能减小系统稳态频率偏差，若要实现真正意义上的一次调频，风电机组必须在稳态运行时预留备用功率。常规的转子超速控制虽然可以预留备用功率，但是通常只从风电机组转子动能角度进行空间维度的单一计算，难以对风电场站一次调频能力进行准确评估。
4.因此，目前亟需一种能够综合时间、空间两个维度对风电场站一次调频能力进行准确评估的方法。


技术实现要素：

5.本说明书提供了一种一次调频能力评估方法及装置，能够解决现有方法中存在的无法从时间、空间两个维度对风电场一次调频能力进行准确评估的问题，以实现准确高效地风电场一次调频。
6.本说明书实施例的目的是提供一种一次调频能力评估方法，包括：
7.基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型；
8.根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能；
9.根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率；根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能；
10.基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数；
11.根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进行一次调频。
12.进一步地，所述方法的另一个实施例中，所述基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型，包括：
13.计算风电场并网点的电压实时频率与风电场并网点的电压基准频率之间的差值；
14.检测该差值是否大于频率变化死区的上限；在确定该差值大于频率变化死区的上限的情况下，确定系统频率变化类型为系统频率上升情况；
15.检测该差值是否小于频率变化死区的下限；在确定该差值小于频率变化死区的下限的情况下，确定系统频率变化类型为系统频率下降情况。
16.进一步地，所述方法的另一个实施例中，所述根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能，包括：
17.在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，计算风电机组的可释放调频备用功率和可释放转子动能，作为所述目标调频备用功率和目标转子动能；
18.在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，计算风电机组的可吸收调频备用功率和可吸收转子动能，作为所述目标调频备用功率和目标转子动能。
19.进一步地，所述方法的另一个实施例中，所述在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，计算风电机组的可释放调频备用功率和可释放转子动能，包括：
20.在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，确定下降状态风速区间的节点风速；
21.依据下降状态风速区间的节点风速，得到下降状态风速区间；
22.基于下降状态风速区间，计算风电机组的可释放调频备用功率和可释放转子动能。
23.进一步地，所述方法的另一个实施例中，所述确定下降状态风速区间的节点风速，包括：
24.基于风电机组运行数据，得到风电机组参数；
25.基于风电机组参数，计算第一最优叶尖速比；
26.根据第一最优叶尖速比，获取最大风能利用系数；
27.根据最大风能利用系数，确定风电机组减载后的第一风能利用系数；
28.根据风电机组减载后的第一风能利用系数，确定风电机组减载后的第一叶尖速比；
29.根据第一最优叶尖速比和风电机组减载后的第一叶尖速比，计算下降状态风速区间的节点风速。
30.进一步地，所述方法的另一个实施例中，所述在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，计算风电机组的可吸收调频备用功率和可吸收转子动能，包括：
31.在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，确定上升状态风速区间的节点风速；
32.依据上升状态风速区间的节点风速，得到上升状态风速区间；
33.基于上升状态风速区间，计算风电机组的可吸收调频备用功率和可吸收转子动能。
34.进一步地，所述方法的另一个实施例中，所述确定上升状态风速区间的节点风速，包括：
35.根据最大风能利用系数，确定风机减载后的第二风能利用系数；
36.根据风机减载后的第二风能利用系数，确定风机减载后的第二叶尖速比；
37.基于风机减载后的第二叶尖速比，计算第四节点风速；
38.根据第四节点风速和下降状态风速区间的节点风速，确定上升状态风速区间的节点风速。
39.进一步地，所述方法的另一个实施例中，所述基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数，包括：
40.基于风速变化量，确定风速-风速变化量联合概率密度模型；
41.根据风速-风速变化量联合概率密度模型，得到风速波动量；
42.根据风速波动量，获得风速；
43.根据风速、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数。
44.另一方面，本技术提供了一种一次调频能力评估装置，包括：
45.检测模块，用于基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型；
46.第一计算模块，用于根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能；
47.第二计算模块，用于根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率；根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能；
48.第三计算模块，用于基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数；
49.一次调频模块，用于根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进行一次调频。
50.再一方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机可读存储介质执行所述指令时实现上述一次调频能力评估方法。
51.本说明书提供的一种一次调频能力评估方法及装置，通过基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型；根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能；根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率；根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能；基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数；根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进行一次调频。
52.并且，在基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型时，计算风电场并网点的电压实时频率与风电场并网点的电压基准频率之间的差值；检测该差值是否大于频率变化死区的上限；在确定该差值大于频率变化死区的上限的情况下，确定系统频率变化类型为系统频率上升情况；检测该差值是否小于频率变化死区的下限；在确定该差值小于频率变化死区的下限的情况下，确定系统频率变化类型为系统频率下降情况。
53.进一步，在根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能时，在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，计算风电机组的可释放调频备用功率和可释放转子动能，作为所述目标调频备用功率和目标转子动能；在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，计算风电机组的可吸收调频备用功率和可吸收转子动能，作为所述目标调频备用功率和目标转子动能。
附图说明
54.为了更清楚地说明本说明书实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，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的附图。
55.图1是本说明书提供的一种一次调频能力评估方法一个实施例的流程示意图；
56.图2是本说明书一个实施例中的在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时的风电机组运行状态示意图；
57.图3是本说明书一个实施例中的在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时的风电机组运行状态示意图；
58.图4是本说明书提供的一种一次调频能力评估装置一个实施例的模块结构示意图；
59.图5是本说明书提供的一种服务器的结构组成示意图。
具体实施方式
60.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
61.考虑到风电机组参与电网调频的方法按参与调频的机理，可以分为转子动能控制和功率备用控制(包括变桨距角控制、转子超速控制)。风电机组的转子动能控制是通过在风机有功功率控制系统中引入辅助调频环节，使风机转子动能和输出功率进行短暂性的转换。然而，风电机组转子动能控制只能对系统频率进行短时支撑，不能减小系统稳态频率偏差，若要实现真正意义上的一次调频，风电机组必须在稳态运行时预留备用功率。
62.进一步，还考虑到常规的转子超速控制虽然可以预留备用功率，但是通常只从风电机组转子动能角度进行空间维度的单一计算，难以对风电场站一次调频能力进行准确评估。
63.针对现有方法存在的上述问题以及产生上述问题的具体原因，本技术考虑从时间、空间两个维度对风电场站一次调频能力进行准确评估，以实现准确、高效地对风电场站进行一次调频控制。
64.基于上述思路，本说明书提出一种一次调频能力评估方法。首先，基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型；根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能；然后，根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率；根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能；基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数；最后，根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进行一次调频。
65.参阅图1所示，本说明书实施例提供了一种一次调频能力评估方法。具体实施时，该方法可以包括以下内容。
66.s101：基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型。
67.在一些实施例中，上述基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型，具体实施时，可以包括：
68.s1：计算风电场并网点的电压实时频率与风电场并网点的电压基准频率之间的差值；
69.s2：检测该差值是否大于频率变化死区的上限；在确定该差值大于频率变化死区的上限的情况下，确定系统频率变化类型为系统频率上升情况；
70.s3：检测该差值是否小于频率变化死区的下限；在确定该差值小于频率变化死区的下限的情况下，确定系统频率变化类型为系统频率下降情况。
71.在一些实施例中，上述频率变化死区，具体是指为了防止在电网频差小范围变化时汽机调门不必要的动作而设置的频差，当风电场并网点的电压实时频率与风电场并网点的电压基准频率之间的差值位于频率变化死区范围内时，不必进行风电场的一次调频。
72.基于上述实施例，将系统频率变化类型划分为了上升状态和下降状态，可以分别计算在不同系统频率变化类型时发电机组可吸收或可释放的有效调频备用功率和转子动能；并且避免了风电机组在系统频率变化较小时频繁参与一次调频的现象。
73.s102：根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能。
74.在一些实施例中，风电场中包括多个上述风电机组，所述风电机组用于风力发电。
75.在一些实施例中，上述根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能，具体实施时，可以包括：
76.s1：在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，计算风电机组的可释放调频备用功率和可释放转子动能，作为所述目标调频备用功率和目标转子动能；
77.s2：在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，计算风电机组的可吸收调频备用功率和可吸收转子动能，作为所述目标调频备用功率和目标转子动能。
78.在一些实施例中，上述在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，计算风电机组的可释放调频备用功率和可释放转子动能，具体实施时，可以包括：
79.s1：在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，确定下降状态风速区间的节点风速；
80.s2：依据下降状态风速区间的节点风速，得到下降状态风速区间；
81.s3：基于下降状态风速区间，计算风电机组的可释放调频备用功率和可释放转子动能。
82.在一些实施例中，上述确定下降状态风速区间的节点风速，具体实施时，可以包括：
83.s1：基于风电机组运行数据，得到风电机组参数；
84.s2：基于风电机组参数，计算第一最优叶尖速比；
85.s3：根据第一最优叶尖速比，获取最大风能利用系数；
86.s4：根据最大风能利用系数，确定风电机组减载后的第一风能利用系数；
87.s5：根据风电机组减载后的第一风能利用系数，确定风电机组减载后的第一叶尖速比；
88.s6：根据第一最优叶尖速比和风电机组减载后的第一叶尖速比，计算下降状态风速区间的节点风速。
89.在一些实施例中，上述风电机组运行数据，具体可以包括风速、桨距角、叶轮半径、风轮转速、电机转速、电机输出功率。
90.在一些实施例中，上述得到风电机组参数的方法，具体实施时，可以采用最小二乘法。本说明书实施例还可以采用其他方法计算风电机组参数，对此不做限定。
91.在一些实施例中，上述下降状态风速区间的节点风速，具体可以包括：切入风速、第一节点风速、第二节点风速、第三节点风速。
92.在一些实施例中，上述基于风电机组参数，计算第一最优叶尖速比，具体实施时，可以包括：
93.求取公式(1)的极大值作为第一最优叶尖速比：
[0094][0095][0096]
其中，c1～c8为风电机组参数，β为桨距角，λ为中间参数，λ为叶尖速比，c
p
为风能利用系数。
[0097]
在一些实施例中，上述根据第一最优叶尖速比，获取最大风能利用系数，具体实施时，可以包括：依据第一最优叶尖速比和公式(1)，获得最大风能利用系数；其中，所述第一最优叶尖速比可以记为λ
opt
，所述最大风能利用系数可以记为c
p_max
。
[0098]
在一些实施例中，上述根据最大风能利用系数，确定风电机组减载后的第一风能利用系数，具体实施时，可以包括：
[0099]
按照以下公式计算风电机组减载后的第一风能利用系数：
[0100]cp_del
＝(1-d％)c
p_max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0101]
其中，d％表示风电机组减载的功率百分数，c
p_dei
表示第一风能利用系数。
[0102]
在一些实施例中，上述根据风电机组减载后的第一风能利用系数，确定风电机组减载后的第一叶尖速比，具体实施时，可以包括：根据公式(1)和风电机组减载后的第一风能利用系数，计算第一叶尖速比；其中，所述第一叶尖速比可以记为λ
del
。
[0103]
在一些实施例中，上述根据第一最优叶尖速比和风电机组减载后的第一叶尖速比，计算下降状态风速区间的节点风速，具体实施时，可以包括：
[0104]
按照以下算式计算下降状态风速区间的节点风速：
[0105][0106]
其中，v1为第一节点风速，v2为第二节点风速，v3为第三节点风速，w
min
表示风电机组一次调频最小转速限制，r表示风轮半径，wn表示风电机组一次调频额定转速限制。
[0107]
在一些实施例中，第一节点风速表示风电机组减载d％后功率-转速曲线对应于风
电机组一次调频最小转速限制时的风速；第二节点风速表示风电机组最大风能追踪曲线对应风电机组一次调频最小转速限制的风速；第三节点风速表示风电机组减载运行功率-转速曲线对应风电机组额定转速的风速；其中，所述风电机组减载d％后功率-转速曲线可以记为p
del
；所述风电机组最大风能追踪曲线可以记为p
mppt
。
[0108]
在一些实施例中，上述下降状态风速区间，具体可以包括：第一切入区、第一低风速区、第一中风速区、第一高风速区。
[0109]
在一些实施例中，上述依据下降状态风速区间的节点风速，得到下降状态风速区间，具体实施时，可以包括：
[0110]
s1：根据风电机组的切入风速和第一节点风速，得到第一切入区；
[0111]
s2：根据第一节点风速和第二节点风速，得到第一低风速区；
[0112]
s3：根据第二节点风速和第三节点风速，得到第一中风速区；
[0113]
s4：根据第三节点风速和风电机组的额定风速，得到第一高风速区。
[0114]
在一些实施例中，上述风电机组的切入风速和额定风速，可以根据风电场的背景资料确定。
[0115]
在一些实施例中，上述风电机组的切入风速可以记为v
cut_in
；上述风电机组的额定风速可以记为vn；上述第一切入区的范围可以记为[v
cut_in
,v1]；上述第一低风速区的范围可以记为[v1,v2]；上述第一中风速区的范围可以记为[v2,v3]；上述第一高风速区的范围可以记为[v3,vn]。
[0116]
在一些实施例中，上述基于下降状态风速区间，计算风电机组的可释放调频备用功率和可释放转子动能，具体实施时，可以包括：
[0117]
按照以下算式计算第一低风速区风电机组的可释放调频备用功率：
[0118][0119]
其中，n1表示第一低风速区中拥有的风电机组的个数，i表示风电机组编号，vi表示第一低风速区中第i台风电机组轮毂处的风速，c
p_i_1
表示第一低风速区中第i个风电机组的风能利用系数，p
mppt_i_1
表示第一低风速区中第i个风电机组的最大风能追踪曲线值，δp
i_1
表示第一低风速区中第i个风电机组的可释放调频备用功率，f1表示风速、风能利用系数、一次调频最小转速限制之间的函数关系。
[0120]
按照以下算式计算第一低风速区风电机组的可释放转子动能：
[0121][0122]
其中，δe
k_i_1
表示第一低风速区中第i台风电机组的可释放转子动能，j表示风电机组的转动惯量，w
i_1
表示第一低风速区中第i台风电机组的转速。
[0123]
按照以下算式计算第一中风速区风电机组的可释放调频备用功率：
[0124]
δp
i_2
＝d％
×
p
mppt_i_2
(i＝1,2,
…
,n2)
ꢀꢀ
(7)
[0125]
其中，n2表示第一中风速区中拥有的风电机组的个数，δp
i_2
表示第一中风速区中第i个风电机组的可释放调频备用功率，p
mppt_i_2
表示第一中风速区中第i个风电机组的最大
风能追踪曲线值。
[0126]
按照以下算式计算第一中风速区风电机组的可释放转子动能：
[0127][0128]
其中，δe
k_i_2
表示表示第一中风速区中第i台风电机组的可释放转子动能，w
i_2
表示表示第一中风速区中第i台风电机组的转速，w
opt
表示风电机组的最优转速。
[0129]
按照以下算式计算第一高风速区风电机组的可释放调频备用功率：
[0130][0131]
其中，n3表示第一高风速区中拥有的风电机组的个数，w
max
表示风电机组一次调频最大转速限制，c
p_i_3
表示第一高风速区中第i个风电机组的风能利用系数，p
mppt_i_3
表示第一高风速区中第i个风电机组的最大风能追踪曲线值，δp
i_3
表示第一高风速区中第i个风电机组的可释放调频备用功率，f2表示风速、风能利用系数、一次调频最大转速限制之间的函数关系。
[0132]
按照以下算式计算第一高风速区风电机组的可释放转子动能：
[0133][0134]
其中，δe
k_i_3
表示第一高风速区中第i台风电机组的可释放转子动能。
[0135]
在一些实施例中，运行于第一切入区的风电机组运行于最大风能追踪模式，因此不参与风电场的一次调频；运行于第一低风速区的风电机组转速降低至风电机组一次调频最小转速限制时就不再增发有功功率，转速也不再下调；运行于第一中风速区的风电机组使发电机输入的机械功率达到最大值，转子转速降到最优转速时就不再继续减小转子转速；运行于第一高风速区的风电机组减载容量由风电机组的额定转速和风速值来确定。
[0136]
在一些实施例中，上述在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，计算风电机组的可吸收调频备用功率和可吸收转子动能，具体实施时，可以包括：
[0137]
s1：在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，确定上升状态风速区间的节点风速；
[0138]
s2：依据上升状态风速区间的节点风速，得到上升状态风速区间；
[0139]
s3：基于上升状态风速区间，计算风电机组的可吸收调频备用功率和可吸收转子动能。
[0140]
在一些实施例中，上述上升状态风速区间，具体可以包括：第二切入区、第二低风速区、第二中风速区。
[0141]
在一些实施例中，上述确定上升状态风速区间的节点风速，具体实施时，可以包括：
[0142]
s1：根据最大风能利用系数，确定风机减载后的第二风能利用系数；
[0143]
s2：根据风机减载后的第二风能利用系数，确定风机减载后的第二叶尖速比；
[0144]
s3：基于风机减载后的第二叶尖速比，计算第四节点风速；
[0145]
s4：根据第四节点风速和下降状态风速区间的节点风速，确定上升状态风速区间的节点风速。
[0146]
在一些实施例中，上述根据最大风能利用系数，确定风机减载后的第二风能利用系数，具体实施时，可以包括：
[0147]
按照以下算式计算风机减载后的第二风能利用系数：
[0148]cp_del'
＝(1-2d％)c
p_max
ꢀꢀ
(11)
[0149]
其中，2d％表示风电机组减载的功率百分数，c
p_del'
表示第二风能利用系数。
[0150]
在一些实施例中，上述根据风机减载后的第二风能利用系数，确定风机减载后的第二叶尖速比，具体实施时，可以包括：
[0151]
按照以下公式计算第二叶尖速比：
[0152]cp_del'
＝f3(λ
del
′
)
ꢀꢀ
(12)
[0153]
其中，λ
del
′
表示第二叶尖速比，f3表示第二叶尖速比和第二风能利用系数之间的函数关系。
[0154]
在一些实施例中，上述基于风机减载后的第二叶尖速比，计算第四节点风速，具体实施时，可以包括：
[0155]
按照以下算式计算第四节点风速：
[0156][0157]
其中，v4表示第四节点风速。
[0158]
在一些实施例中，第四节点风速表示风电机组减载2d％后的运行曲线对应风电机组额定转速时的风速；其中，上述风电机组减载2d％后的运行曲线可以记为p
del'
。
[0159]
在一些实施例中，上述上升状态风速区间的节点风速，具体可以包括：切入风速、第一节点风速、第三节点风速、第四节点风速。
[0160]
在一些实施例中，上述依据上升状态风速区间的节点风速，得到上升状态风速区间，具体实施时，可以包括：
[0161]
s1：根据风电机组的切入风速和第一节点风速，得到第二切入区；
[0162]
s2：根据第一节点风速和第四节点风速，得到第二低风速区；
[0163]
s3：根据第四节点风速和第三节点风速，得到第二中风速区。
[0164]
在一些实施例中，上述第二切入区的范围可以记为[v
cut_in
,v1]；上述第二低风速区的范围可以记为[v1,v4]；上述第二中风速区的范围可以记为[v4,v3]。
[0165]
在一些实施例中，上述基于上升状态风速区间，计算风电机组的可吸收调频备用功率和可吸收转子动能，具体实施时，可以包括：
[0166]
按照以下算式计算第二低风速区风电机组的可吸收调频备用功率：
[0167]
δp
i_4
＝d％
×
p
mppt_i_4
(i＝1,2,
…
,n4)
ꢀꢀ
(14)
[0168]
其中，δp
i_4
表示第二低风速区中第i台风电机组的可吸收调频备用功率，n4表示第二低风速区拥有的风电机组的个数，p
mppt_i_4
表示第二低风速区中第i个风电机组的最大风能追踪曲线值。
[0169]
按照以下算式计算第二低风速区风电机组的可吸收转子动能：
[0170][0171]
其中，δe
k_i_4
表示第二低风速区中第i个风电机组的可吸收转子动能，w
del
表示转子加速前的转速，w
del'
表示转子加速后的转速。
[0172]
按照以下算式计算第二中风速区风电机组的可吸收调频备用功率：
[0173][0174]
其中，n5表示第二中风速区拥有的风电机组的个数，f4表示风速、一次调频额定转速限制、风能利用系数之间的函数关系，c
p_i_5
表示第二中风速区中第i个风电机组的风能利用系数，p
mppt_i_5
表示第二中风速区中第i个风电机组的最大风能追踪曲线值，δp
i_5
表示第二中风速区中第i个风电机组的可吸收调频备用功率。
[0175]
按照以下算式计算第二中风速区风电机组的可吸收转子动能：
[0176][0177]
其中，δe
k_i_5
表示第二中风速区中第i个风电机组的可吸收转子动能。
[0178]
在一些实施例中，运行于第二切入区的风电机组工作于最大风能追踪状态，因此不参与系统一次调频；运行于第二低风速区的风电机组减载功率由d％变化为2d％，转子的转速由加速前的转速变化为加速后的转速，使风电机组输入机械功率减小的同时，实现了转子动能增加，以支撑系统频率上升；运行于第二中风速区的风电机组在进行运行点转移时无法实现继续向下减载d％，可以减载的功率大小由风速和转子最高转速确定。
[0179]
基于上述实施例，可以从空间角度，对不同系统频率变化类型的风电机组运行状态进行划分，得到了多个风速区间，以及多个风速区间所对应的风电机组目标调频备用功率和目标转子动能。
[0180]
s103：根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率；根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能。
[0181]
在一些实施例中，上述根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率，具体实施时，可以包括：
[0182]
在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，按照以下算式计算风电场的有效调频备用功率：
[0183][0184]
其中，j表示风电场编号，表示风电场j可增发的有效调频备用功率。
[0185]
在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，按照以下算式计算风电场的有效调频备用功率：
[0186][0187]
其中，表示风电场j可减发的有效调频备用功率。
[0188]
按照以下算式计算风电场的有效调频备用功率：
[0189][0190]
其中，δp
wp_j
表示风电场j的有效调频备用功率。
[0191]
在一些实施例中，上述根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能，具体实施时，可以包括：
[0192]
s1：计算风电机组的惯性时间常数；
[0193]
s2：计算风电机组转子动能的最大值；
[0194]
s3：根据风电机组的目标转子动能和转子动能的最大值，计算风电机组有效动能评价指标；
[0195]
s4：根据有效动能评价指标和惯性时间常数，确定风电场的有效利用动能。
[0196]
在一些实施例中，上述计算风电机组的惯性时间常数，具体实施时，可以包括：
[0197]
按照以下算式计算风电机组的惯性时间常数：
[0198][0199]
其中，h
wt_i
表示第i个风电机组的惯性时间常数，δe
k_i
表示第i个风电机组的可吸收或可释放转子动能，表示第i个风电机组的可释放转子动能，表示第i个风电机组的可吸收转子动能，sn表示额定容量，nj表示风电场j中的风电机组数量，δe
k_i_0
表示第一切入区中第i个风电机组的可吸收转子动能，n0表示第一切入区拥有的风电机组个数，δe
k_i_0'
表示第二切入区中第i个风电机组的可释放转子动能，n0'表示第二切入区拥有的风电机组个数。
[0200]
具体的，一些实施场景中，电力系统频率安全运行的下限值设置为48hz，在该频率下风电机组转子转速将下降4％，其对应的转速由1pu变化至0.96pu后，风电机组释放的转子动能达到最大值。
[0201]
在一些实施例中，上述计算风电机组转子动能的最大值，具体实施时，可以包括：
[0202]
按照以下算式计算转子动能的最大值：
[0203][0204]
其中，δe
k_max_i
表示第i个风电机组的转子动能的最大值。
[0205]
在一些实施例中，上述根据风电机组的目标转子动能和转子动能的最大值，计算风电机组有效动能评价指标，具体操作时，可以包括：
[0206]
按照以下算式计算风电机组有效动能评价指标：
[0207][0208]
其中，表示第i个风电机组可释放的有效动能评价指标，表示第i个风电机组可吸收的有效动能评价指标。
[0209]
在一些实施例中，上述根据有效动能评价指标和惯性时间常数，确定风电场的有效利用动能，具体实施时，可以包括：
[0210]
按照以下算式计算风电场的有效利用动能：
[0211][0212]
其中，k
wp_j
表示风电场j的有效利用动能，表示风电场j可释放的有效利用动能，表示风电场j可吸收的有效利用动能，p
wt_i
表示第i台风电机组的额定功率，h
wp_j
表示风电场j的等效惯性常数，p
wp_j
表示风电场j的额定功率；
[0213]
其中，风电场j的等效惯性常数通过以下公式计算：
[0214][0215]
基于上述实施例，综合考虑了风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能，从空间角度获得了风电场的有效调频备用功率和有效利用动能，增加了风电场一次调频能力评估的准确性。
[0216]
s104：基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数。
[0217]
在一些实施例中，上述基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数，具体实施时，可以包括：
[0218]
s1：基于风速变化量，确定风速-风速变化量联合概率密度模型；
[0219]
s2：根据风速-风速变化量联合概率密度模型，得到风速波动量；
[0220]
s3：根据风速波动量，获得风速；
[0221]
s4：根据风速、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数。
[0222]
在一些实施例中，基于风速变化量，确定风速-风速变化量联合概率密度模型之前，所述方法还包括：获取多个时间节点上的风速数据；将相邻时间节点的风速数据相减，得到风速变化量。
[0223]
在一些实施例中，上述基于风速变化量，确定风速-风速变化量联合概率密度模型，具体实施时，可以包括：
[0224]
s1：对多个时间节点上的风速数据进行区间划分，得到了风速区间；
[0225]
s2：获得每个风速区间中相同的风速变化量对应的个数；根据每个风速区间中相同的风速变化量对应的个数，得到风速变化量的频数分布直方图和风速变化量的频数分布折线图；
[0226]
s3：根据风速变化量的频数分布直方图和风速变化量的频数分布折线图，获得每个风速区间中风速变化量的分布模型；并对风速变化量的分布模型进行拟合，得到风速变化量的概率密度函数；
[0227]
s4：对风速变化量的概率密度函数进行拟合，确定风速-风速变化量联合概率密度模型。
[0228]
在一些实施例中，上述对风速变化量的概率密度函数进行拟合所采用的模型，具体可以为幂函数模型。本说明书实施例还可以采用其他模型对风速变化量的概率密度函数进行拟合，对此不做限定。
[0229]
在一些实施例中，上述根据风速-风速变化量联合概率密度模型，得到风速波动量，具体实施时，可以包括：基于蒙特卡洛模拟法对风速-风速变化量联合概率密度模型中的风速变化量的概率密度函数进行随机抽样，得到当前时刻的下一时刻的风速波动量。
[0230]
在一些实施例中，上述根据风速波动量，获得风速，具体实施时，可以包括：
[0231]
按照以下算式计算风速：
[0232][0233]
其中，表示风电场j中t时刻的风速，表示风电场j中t+1时刻的风速波动量，表示风电场j中t+1时刻的风速。
[0234]
在一些实施例中，上述根据风速、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数，具体实施时，可以包括：
[0235]
按照以下算式计算风电场的备用功率可靠性参数：
[0236][0237]
其中，表示风电场j在t时刻的备用功率可靠性参数，表示风电场j在t时刻的有效调频备用功率，表示风电场j在t+1时刻的有效调频备用功率。
[0238]
基于上述实施例，可以从时间角度，获得不同时刻的风电场备用功率可靠性参数，增加了风电场一次调频能力评估的准确性。
[0239]
s105：根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进行一次调频。
[0240]
在一些实施例中，上述一次调频，具体是指电网的频率一旦偏离额定值时，风电机组的控制系统就自动控制风电机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。
[0241]
在一些实施例中，上述根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进行一次调频，具体实施时，可以包括：基于风电场的有效利用动能控制风电机组快速释放或吸收转子动能，为风电场提供惯性响应，以实现风电机组对电网的惯性支撑；在风电场的备用功率可靠性参数大于第一预设可靠性值的情况下，控制风电机组释放或吸收风电场的有效调频备用功率以参与系统一次调频。
[0242]
在一个具体的场景示例中，可以应用本说明书提供的一次调频能力评估方法对风电场进行一次调频的控制。在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时的风电机组运行状态如图2所示，曲线p
del
表示风电机组减载d％后的功率-转速曲线，曲线p
mppt
表示风电机组最大风能追踪曲线，曲线vs表示风电机组的风速取值于区间(v2，v3)内所得到的功率-转速曲线，曲线v1表示风电机组的风速取值为v1时所得到的功率-转速曲线，曲线v2表示风电机组的风速取值为v2时所得到的功率-转速曲线，曲线v3表示风电机组的风速取值为v3时所得到的功率-转速曲线，曲线v
cut_in
表示风电机组的风速取值为v
cut_in
时所得到的功率-转速曲线，曲线vn表示风电机组的风速取值为vn时所得到的功率-转速曲线，w3表示曲线p
mppt
和曲线v3的值相等时所对应的转速，阴影面积代表风电场可增发的有效调频备用功率；在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时的风电机组运行状态如图3所示，曲线p表示风电机组当前的功率-转速曲线，曲线p
del’表示风电机组减载2d％后的功率-转速曲线，曲线v4表示风电机组的风速取值为v4时所得到的功率-转速曲线，阴影面积代表风电场可减发的有效调频备用功率。
[0243]
基于上述一次调频能力评估方法，本说明书还提出一种一次调频能力评估装置的实施例，参阅图4所示，所述一次调频能力评估装置具体包括以下模块：
[0244]
检测模块401，用于基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型；
[0245]
第一计算模块402，用于根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能；
[0246]
第二计算模块403，用于根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率；根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能；
[0247]
第三计算模块404，用于基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数；
[0248]
一次调频模块405，用于根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进行一次调频。
[0249]
在一些实施例中，上述检测模块401，具体可以用于计算风电场并网点的电压实时频率与风电场并网点的电压基准频率之间的差值；检测该差值是否大于频率变化死区的上限；在确定该差值大于频率变化死区的上限的情况下，确定系统频率变化类型为系统频率上升情况；检测该差值是否小于频率变化死区的下限；在确定该差值小于频率变化死区的下限的情况下，确定系统频率变化类型为系统频率下降情况。
[0250]
在一些实施例中，上述第一计算模块402，具体可以用于在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，计算风电机组的可释放调频备用功率和可释放转子动能，作为所述目标调频备用功率和目标转子动能；在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，计算风电机组的可吸收调频备用功率和可吸收转子动能，作为所述目标调频备用功率和目标转子动能。
[0251]
在一些实施例中，上述第二计算模块403，具体可以用于：
[0252]
在确定系统频率变化类型为系统频率下降情况时，按照以下算式计算风电场的有效调频备用功率：
[0253]
[0254]
其中，表示风电场j可增发的有效调频备用功率；
[0255]
在确定系统频率变化类型为系统频率上升情况时，按照以下算式计算风电场的有效调频备用功率：
[0256][0257]
其中，表示风电场j可减发的有效调频备用功率；
[0258]
按照以下算式计算风电场的有效调频备用功率：
[0259][0260]
其中，δp
wp_j
表示风电场j的有效调频备用功率。
[0261]
在一些实施例中，上述第二计算模块403，具体还可以用于：计算风电机组的惯性时间常数；计算风电机组转子动能的最大值；根据风电机组的目标转子动能和转子动能的最大值，计算风电机组有效动能评价指标；根据有效动能评价指标和惯性时间常数，确定风电场的有效利用动能。
[0262]
在一些实施例中，上述第三计算模块404，具体可以用于基于风速变化量，确定风速-风速变化量联合概率密度模型；根据风速-风速变化量联合概率密度模型，得到风速波动量；根据风速波动量，获得风速；根据风速、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数。
[0263]
在一些实施例中，上述一次调频模块405，具体可以用于基于风电场的有效利用动能控制风电机组快速释放或吸收转子动能，为风电场提供惯性响应，以实现风电机组对电网的惯性支撑；在风电场的备用功率可靠性参数大于第一预设可靠性值的情况下，控制风电机组释放或吸收风电场的有效调频备用功率以参与系统一次调频。
[0264]
需要说明的是，上述实施例阐明的单元、装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0265]
本说明书实施例还提供一种一次调频能力评估方法的计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，在所述计算机程序指令被执行时实现：基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型；根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能；根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率；根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能；基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数；根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进
行一次调频。
[0266]
在本实施例中，上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(random access memory,ram)、只读存储器(read-only memory,rom)、缓存(cache)、硬盘(hard diskdrive,hdd)或者存储卡(memory card)。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。网络通信单元可以是依照通信协议规定的标准设置的，用于进行网络连接通信的接口。
[0267]
在本实施例中，该计算机存储介质存储的程序指令具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。
[0268]
本说明书还提供一种服务器，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器具体实施时可以根据指令执行以下步骤：基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型；根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能；根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率；根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能；基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数；根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进行一次调频。
[0269]
为了能够更加准确地完成上述指令，参阅图5所示，本说明书实施例还提供了另一种具体的服务器，其中，所述服务器包括网络通信端口501、处理器502以及存储器503，上述结构通过内部线缆相连，以便各个结构可以进行具体的数据交互。
[0270]
其中，所述网络通信端口501，具体可以用于获取风电场并网点的电压实时频率。
[0271]
所述处理器502，具体可以用于基于风电场并网点的电压实时频率，确定系统频率变化类型；根据系统频率变化类型，确定相匹配的风电机组的目标调频备用功率和目标转子动能；根据风电机组的目标调频备用功率，确定风电场的有效调频备用功率；根据风电机组的目标转子动能，确定风电场的有效利用动能；基于风速变化量、风电场的有效调频备用功率，计算风电场的备用功率可靠性参数；根据风电场的有效调频备用功率、风电场的有效利用动能、风电场的备用功率可靠性参数，对风电场进行一次调频。
[0272]
所述存储器503，具体可以用于存储相应的指令程序。
[0273]
在本实施例中，所述网络通信端口501可以是与不同的通信协议进行绑定，从而可以发送或接收不同数据的虚拟端口。例如，所述网络通信端口可以是负责进行web数据通信的端口，也可以是负责进行ftp数据通信的端口，还可以是负责进行邮件数据通信的端口。此外，所述网络通信端口还可以是实体的通信接口或者通信芯片。例如，其可以为无线移动网络通信芯片，如gsm、cdma等；其还可以为wifi芯片；其还可以为蓝牙芯片。
[0274]
在本实施例中，所述处理器502可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。本说明书并不作限定。
[0275]
在本实施例中，所述存储器503可以包括多个层次，在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如ram、fifo等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、tf卡等。
[0276]
虽然本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
[0277]
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
[0278]
本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0279]
通过以上的实施例的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书的技术方案本质上可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，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，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本说明书各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0280]
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本说明书可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
[0281]
虽然通过实施例描绘了本说明书，本领域普通技术人员知道，本说明书有许多变形和变化而不脱离本说明书的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本说明书的精神。