專利名稱：風電場風電機組有功功率優化分配方法
技術領域：
本發明針對風電場的有功功率控制分配機制，應用于風電場中。本發明屬于電力系統發電領域。
背景技術：
近年來，我國的風電發展勢頭迅猛。隨著風電機組裝機容量占總裝機容量比例的不斷提升，風電機組送往電網的功率的大幅度波動將會對電網的穩定運行帶來越來越大的隱患。實現對風電場功率的可觀測性和可調控性是迫切需要解決的問題。國家電網公司發布的“風電場接入電力系統技術規定”中明確規定“風電場必須具有功率調節能力，并能根據電網調度部門指令控制其有功功率輸出。為了實現對風電場有功功率的控制，風電場需安裝有功功率控制系統，能夠接收并自動執行調度部門遠方發送的有功出力控制信號。”由此可見，風電場的有功功率控制技術在風電場并網方面起著至關重要的作用。調度部門所給出的有功出力是針對整個風電場的，需要將調度的指令分配到風電機組，分配方法是技術關鍵和難點，分配策略直接決定有功控制能否快速準確響應。同時風電機組屬于機電設備，其偏航變槳系統不能頻繁調節。有效降低對風電機組的調節頻度也是必須要考慮的問題。目前風電場中已經使用的有功功率分配方案比較簡單，采用直接啟停機的方式對功率進行調節當功率超出設定值時對風機進行順序停機直至功率降至設定值以下，當功率低于設定值達到某種程度時通過啟動風機并讓風機滿發的方式來使得功率接近設定值。 這種方式存在幾點缺陷1)風機會比較頻繁的啟停機，這會影響風機的壽命，同時風機起停機都需要一定的時間，導致調節速度較慢；2)調節粒度較大，不能實現較準確的調節。這樣為了不超出調度的限額，必須留有一定的裕量，從而使得風場的上網有功功率只能維持在一個較低的值，損壞了風場的經濟效益；3)沒有考慮全場風機的壽命均衡。當持續出現升降功率的時候，有可能導致某些風機頻繁起停，而其他風機一直不參與調節，最終導致整個風場風機壽命的不均衡，增加了維護難度。
發明內容
為解決現有技術存在的以上問題，本發明提出了一種風電場風電機組的有功功率優化分配方法。該方法充分考慮了風電機組的運行約束條件，將調度指令在風電機組中進行優化分配。首先對本發明內容所涉及的以下幾個標準化運行參數進行說明或者定義1)風電機組是否參與功率調節為了與風功率預測系統配合，需要設置指定風電機組處于滿發狀態，以便于為風功率預測系統提供校核數據；2)最小運行功率當風電機組的實發功率小于一定值時，風電機組的運行經濟性會較差。特設置最小運行功率限制，低于該值時，風電機組將會直接停機；3)最小停機時間風電機組停機后到再次起機的最小時間間隔；4)最小運行時間風電機組起機后到停機的最小時間間隔；5)有功功率調節響應時間風電機組接收到有功功率指令后，完成調節所需要的時間。6)相似裕度法要增加各機組的有功時，調節有功功率的大小根據各風電機組的有功升功率裕度大小進行分配。各個可調風電機組分配的有功增量為
權利要求
1.一種風電場風電機組有功功率優化分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟1)依據實時測風數據和超短期預測數據計算可調風電機組的最大有功功率和最優有功功率；2)依據可調風電機組的當前實發有功功率和最大有功功率計算其升功率裕度系數和降功率裕度系數，各可調風電機組按照升功率裕度系數從大到小順序生成升功率隊列，各可調風電機組按照降功率裕度系數從大到小順序生成降功率隊列；3)當風電機組停機后，直至超過最小停機時間才能按照先后順序生成起機隊列；4)以盡可能多的風電機組參與運行為原則，當升功率時，優先按照起機隊列順序起機， 然后使用相似裕度法進行各可調風電機組的升功率分配；5)當降功率時，優先對各可調風電機組按照相似裕度法進行降功率分配，若依然不滿足降功率要求時，再對風電機組按照降功率隊列順序停機。
2.根據權利要求1所述的風電場風電機組有功功率優化分配方法，其特征在于在步驟1)中，依據實時測風數據和超短期預測數據計算可調風電機組的最大有功功率和最優有功功率，其中，最大有功功率和最優有功功率的計算公式如下
3.根據權利要求1所述的風電場風電機組有功功率優化分配方法，其特征在于在所述步驟幻中，進一步包括各可調風電機組按照升功率裕度系數從大到小順序生成升功率隊列，當升功率裕度系數最大的風電機組優先升功率完畢后，因該風電機組的升功率裕度系數變小，將移至升功率隊列隊尾；各可調風電機組按照降功率裕度系數從大到小順序生成降功率隊列，當降功率裕度系數最大的風電機組優先降功率完畢后，因其降功率裕度系數變小，將移至降功率隊列隊尾。
4.根據權利要求1所述的風電場風電機組有功功率優化分配方法，其特征在于采用相似裕度法對風電機組升功率時進行有功功率分配包括以下內容如果當前升功率容量大于當前所有可調風電機組可分配容量，則按照所有可調風電機組最大容量來分配當前升功率容量；如果當前所有可調風電機組運行在最優有功功率的狀態時，仍不能滿足當前升功率容量要求，則將所有可調風電機組首先調整功率至最優有功功率后，其余的升功率容量按照相似裕度法在所有可調風電機組間進行分配、即使所有調整后的可調風電機組的有功功率運行點距離其有功功率上限的距離有相同的百分比；如果所有可調風電機組功率都升高至最優有功功率時能夠滿足當前升功率容量要求，則按照升功率隊列順序從升功率隊列中依次選擇風電機組，直至已選擇風電機組的升功率裕度總和大于等于當前升功率容量，則已選擇的這些風電機組按照相似裕度法進行分配所述升功率容量、即從升功率隊列中選擇的風電機組在分配所述升功率容量后的有功功率運行點距離其有功功率上限的距離有相同的百分比。
5.根據權利要求1所述的風電場風電機組有功功率優化分配方法，其特征在于采用相似裕度法對風電機組降功率時進行有功功率分配包括以下內容如果所有可調風電機組降功率至最小運行功率仍然不能滿足降功率要求，應先將所有可調風電機組有功功率降至最小運行功率，然后按照降功率隊列順序依次停止風電機組， 將剩余小于一臺風電機組最小運行功率的余量作為升功率容量分配給不需要停機的風電機組；如果所有可調風電機組功率降至最小運行功率可以滿足降功率要求，且當前的降功率隊列中不存在超出最優功率運行的可調風電機組，則從降功率隊列中依次選擇可調風電機組，直至已選擇可調風電機組的降功率裕度總和大于等于當前降功率容量，則已選擇的這些風電機組按照相似裕度法分配降功率容量、即使得降功率后的各風電機組的有功功率運行點距離其有功功率上限的距離有相同的百分比；如果將所有高于最優功率運行的風電機組的功率降至最優功率可以滿足降功率容量， 則從降功率隊列中依次選擇風電機組，直至已選擇風電機組降功率至最優功率的降功率裕度總和大于等于當前降功率容量，將這些選擇的風電機組的功率降至最優功率；否則首先將所有高于最優功率運行的風電機組降功率至最優功率，然后在降功率隊列中選擇機組并按照相似裕度法分配其余的降功率容量。
6.根據權利要求1所述的風電場風電機組有功功率優化分配方法，其特征在于所述有功功率分配方法進一步包括將風電機組的運行參數標準化，通過運行參數的設定，適應不同類型風電機組的運行特性和起停機特性，所述標準化的運行參數包含是否參與功率調節、最小運行功率、最小停機時間、最小運行時間、有功功率調節響應時間等。
全文摘要
本發明公開了一種風電場風電機組的有功功率優化分配方法。該方法基于實時測風數據和超短期風功率預測數據計算風電機組的功率裕度。充分考慮風電機組的運行約束條件，通過升功率隊列、降功率隊列和起機隊列對風電機組進行功率分配和起停控制。本發明讓盡可能多的風電機組參與功率調節，能夠快速響應調度指令。同時減少了風電機組的調節頻度，有利于風電機組的長期穩定運行。本發明對不同類型風電機組的特性進行了參數化處理，可適應多種類型的風電機組。
文檔編號H02J3/46GK102361330SQ20111031885
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者劉靜芳, 奚志江, 崔彥波, 王振霞, 王曉峰, 蘇亞楠, 連倩 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司