风电场的功率控制方法及装置与流程

本公开总体说来涉及电力，更具体地讲，涉及一种风电场的功率控制方法及装置。

背景技术：

1、在利用风电场进行电力供给的相关技术中，自动发电控制(agc)可表示通过自动控制程序，实现对风电场在规定的出力调整范围内，跟踪电力调度交易机构下发的指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务。一次调频(pfr)可表示当电力系统频率偏离目标频率时，发电厂通过控制系统的自动反应，调整有功出力减少频率偏差的控制功能。

2、在将风电场作为发电厂来提供电力的场景中，随着与风电场相关的一次调频技术从最初的国内西北电网、东北电网等试点陆续铺开，目前已变成强制性的并网要求，且对于相关技术的要求越来越严苛。随着风力发电机机组的大量运行，已经到了一次调频技术与风力发电机机组适配的阶段。因此，需要一种改进的风电场的功率控制方法，以满足上述和其他要求。

技术实现思路

1、本公开的示例性实施例在于提供一种风电场的功率控制方法及装置，能够有效抑制风电场一次调频的功率跌落。

2、根据本公开实施例的一方面，提供一种风电场的功率控制方法，所述功率控制方法用于风机的一次调频防反调控制并且包括：获取需要由风电场调节的总功率实际缺额；当所述风电场处于一次调频结束后的过程且所述总功率实际缺额大于零时，周期性地执行以下步骤，直到完成与所述总功率实际缺额对应的功率分配为止：基于所述总功率实际缺额，计算当前控制周期功率需求上调量；基于所述当前控制周期功率需求上调量和风电场的各台风机的变桨可上调功率，计算各台风机的单机功率上调量；向各台风机下发对应的单机功率上调量，以完成当前控制周期的功率分配。

3、可选地，所述变桨可上调功率可包括第一变桨可上调功率和第二变桨可上调功率，其中，在所有风机的平均桨距角与所有风机的最小桨距角之差小于预设桨距角位置阈值的情况下，所述第一变桨可上调功率等于对应风机的单位时间的第一预设变桨可上调功率、第一预设时长和第一转换偏差系数三者的乘积，在所述平均桨距角与所述最小桨距角之差大于或等于所述预设桨距角位置阈值的情况下，所述第二变桨可上调功率等于对应风机的单位时间的第二预设变桨可上调功率、第二预设时长和第二转换偏差系数三者的乘积，其中，所述预设桨距角位置阈值表示风机失速切换速率的桨距角位置的值，使得风机在桨距角变为最小桨距角之前能够提前减速，以实现风机失速抑制。

4、可选地，可响应于满足以下预设条件，执行计算各台风机的单机功率上调量的步骤：所有风机的平均桨距角大于所有风机的最小桨距角与功率跌落桨距角倍速系数的乘积，其中，在所述最小桨距角小于零时，将所述最小桨距角设置为大于零的预定值，其中，所述功率跌落桨距角倍速系数表示用于放大风机的桨距角与最小桨距角之间的预留偏差的失速桨距角倍数系数，以用于实现风机失速抑制。

5、可选地，计算各台风机的单机功率上调量的步骤可包括：计算每台风机的上调权重系数与所述当前控制周期功率需求上调量的乘积，作为对应风机的单机功率上调量，其中，每台风机的上调权重系数为：对应风机的变桨上调功率能力与各台风机的变桨上调功率能力之和之间的比值，每台风机的变桨上调功率能力为每台风机的第一差值与额定功率的乘积，第一差值为所有风机的平均桨距角减去所有风机的最小桨距角与功率跌落桨距角倍速系数的乘积。

6、可选地，在计算各台风机的单机功率上调量的步骤之后，所述功率控制方法还可包括：针对每台风机，执行以下步骤：确定对应风机的变桨可上调功率与对应风机的预设可上调功率阈值的最小值，作为第一结果值；确定第一结果值与计算出的对应风机的单机功率上调量的最小值，作为第二结果值；将对应风机的单机功率上调量更新为所述第二结果值。

7、可选地，在确定第二结果值之后，所述功率控制方法还可包括：针对每台风机，计算第二结果值与对应风机的预设功率跌落压低系数的乘积，得到第三结果值，将对应风机的单机功率上调量更新为所述第三结果值，其中，所述预设功率跌落压低系数能够使得所述功率控制的速率减小，以进一步抑制风机失速。

8、可选地，在计算得到第三结果值的步骤之后，所述功率控制方法还可包括：针对每台风机，计算第三结果值与对应风机的预设偏差修正值之和，得到第四结果值，将对应风机的单机功率上调量更新为所述第四结果值，其中，每台风机的预设偏差修正值为：对应风机当前的功率实际值与本次电网频率扰动开始时对应风机的功率初始值之间的差值。

9、根据本公开实施例的另一方面，提供一种风电场的功率控制装置，所述功率控制装置用于风机的一次调频防反调控制并且包括：获取单元，被配置为：获取需要由风电场调节的总功率实际缺额；功率分配控制单元，被配置为：当所述风电场处于一次调频结束后的过程且所述总功率实际缺额大于零时，周期性地执行以下步骤，直到完成与所述总功率实际缺额对应的功率分配为止：基于所述总功率实际缺额，计算当前控制周期功率需求上调量；基于所述当前控制周期功率需求上调量和风电场的各台风机的变桨可上调功率，计算各台风机的单机功率上调量；向各台风机下发对应的单机功率上调量，以完成当前控制周期的功率分配。

10、可选地，所述变桨可上调功率可包括第一变桨可上调功率和第二变桨可上调功率，其中，在所有风机的平均桨距角与所有风机的最小桨距角之差小于预设桨距角位置阈值的情况下，所述第一变桨可上调功率等于对应风机的单位时间的第一预设变桨可上调功率、第一预设时长和第一转换偏差系数三者的乘积，在所述平均桨距角与所述最小桨距角之差大于或等于所述预设桨距角位置阈值的情况下，所述第二变桨可上调功率等于对应风机的单位时间的第二预设变桨可上调功率、第二预设时长和第二转换偏差系数三者的乘积。

11、可选地，功率分配控制单元可被配置为：响应于满足以下预设条件，执行计算各台风机的单机功率上调量的操作：所有风机的平均桨距角大于所有风机的最小桨距角与功率跌落桨距角倍速系数的乘积，其中，在所述最小桨距角小于零时，将所述最小桨距角设置为大于零的预定值。

12、可选地，功率分配控制单元计算各台风机的单机功率上调量的操作可包括：计算每台风机的上调权重系数与所述当前控制周期功率需求上调量的乘积，作为对应风机的单机功率上调量，其中，每台风机的上调权重系数为：对应风机的变桨上调功率能力与各台风机的变桨上调功率能力之和之间的比值，每台风机的变桨上调功率能力为每台风机的第一差值与额定功率的乘积，第一差值为所有风机的平均桨距角减去所有风机的最小桨距角与功率跌落桨距角倍速系数的乘积。

13、可选地，功率分配控制单元还可被配置为：在计算各台风机的单机功率上调量的步骤之后，针对每台风机，执行以下操作：确定对应风机的变桨可上调功率与对应风机的预设可上调功率阈值的最小值，作为第一结果值；确定第一结果值与计算出的对应风机的单机功率上调量的最小值，作为第二结果值；将对应风机的单机功率上调量更新为所述第二结果值。

14、可选地，功率分配控制单元还可被配置为：在确定第二结果值之后，针对每台风机，计算第二结果值与对应风机的预设功率跌落压低系数的乘积，得到第三结果值，将对应风机的单机功率上调量更新为所述第三结果值。

15、可选地，功率分配控制单元还可被配置为：在计算得到第三结果值的操作之后，针对每台风机，计算第三结果值与对应风机的预设偏差修正值之和，得到第四结果值，将对应风机的单机功率上调量更新为所述第四结果值，其中，每台风机的预设偏差修正值为：对应风机当前的功率实际值与本次电网频率扰动开始时对应风机的功率初始值之间的差值。

16、可选地，功率分配控制单元还可被配置为：当所述风电场处于一次调频结束后的过程且所述总功率实际缺额小于零时，周期性地执行以下步骤，直到完成与所述总功率实际缺额对应的功率分配为止：基于所述总功率实际缺额，计算当前控制周期功率需求下调量；基于所述当前控制周期功率需求下调量和风电场的各台风机的变桨可下调功率，计算各台风机的单机功率下调量；向各台风机下发对应的单机功率下调量，以完成当前控制周期的功率分配。

17、可选地，功率分配控制单元还可被配置为：在计算各台风机的单机功率下调量的操作之后，针对每台风机，执行以下操作：确定对应风机的变桨可下调功率与对应风机的预设可下调功率阈值的最小值，作为第五结果值；确定第五结果值与计算出的对应风机的单机功率下调量的绝对值的最小值，作为第六结果值；将对应风机的单机功率下调量更新为所述第六结果值。

18、可选地，功率分配控制单元还可被配置为：在计算出第六结果值之后，针对每台风机，计算第六结果值与对应风机的预设偏差修正值之和，得到第七结果值，将对应风机的单机功率下调量更新为所述第七结果值，其中，每台风机的预设偏差修正值为：对应风机当前的功率实际值与本次电网频率扰动开始时对应风机的功率初始值之间的差值。

19、可选地，所述功率控制装置设置在风电场的控制器中。

20、根据本公开实施例的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令被至少一个处理器运行时，促使所述至少一个处理器执行如上所述的功率控制方法。

21、根据本公开实施例的另一方面，提供一种计算机设备，所述计算机设备包括：至少一个处理器；至少一个存储计算机可执行指令的存储器，其中，所述计算机可执行指令在被所述至少一个处理器运行时，促使所述至少一个处理器执行如上所述的功率控制方法。

22、可选地，所述计算机设备可设置在风电场的控制器中。

23、根据本公开的示例性实施例的风电场的功率控制方法及装置，提出了通过控制相关风力发电机的功率上调量和变桨可上调功率来有效分配风电场输出的上调功率，不仅能够有效满足电网调频需求，还能够有效抑制风电场一次调频的功率跌落。

24、此外，通过本公开的风电场的功率控制方法及装置，还能够通过最小桨距角限制空间和缓冲桨距角控制来实现双层抑制功率跌落的效果。此外，通过本公开的风电场的功率控制方法及装置，还能够实现一次调频的快速控制与一致功率跌落的慢速控制的逐步替换。

25、将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。