本發明屬于風力發電技術領域，尤其涉及一種新型風電機機群有功功率優化分配裝置及其優化分配方法。
背景技術：
目前，我國風電場規模日益擴大，大型風電場逐漸增多，同一個風電場內可能存在多個廠家、不同型號的風電機機群，造成設備技術參數不同，不同風況下風電機機群出力和設備穩定性有所差異。然而，常用的風電機機群控制策略，常常是根據各風機機群ems系統上傳的有功上限，將總的風電場有功目標指令按各機群有功上限的比值進行簡單分配，而沒有考慮風電機機群其他運行數據，不利于風電機機群的運行穩定性及發電效率。
申請號為201110426703.7的中國專利公開了一種基于功率預測信息的風電場有功功率控制方法，包括如下步驟：一、風電功率預測信息預處理；二、計算風電場的功率調節量；三、風電機組群初步分配方案制定；四、風電機組群優化分配方案制定；五、調節機群選擇；六、風電場功率調節量分配；七、判斷控制延時觸發下一次控制。其根據超短期風電功率預測和短期功率預測信息對風電機組進行合理分群，實現對風電場有功功率的統一規劃和控制。但對各風電機機群功率不同的機群統一控制會超出一些機群的功率范圍，造成風電機損傷。
因此，為了最大限度發揮各風電機機群的發電能力和設備的穩定性，需要開發一種新型風電機機群有功功率分配裝置及其優化分配方法，以對風電場有功功率分配進行改進與優化，滿足風電場運行管理需求。
技術實現要素：
本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理的新型風電機機群有功功率分配裝置及其優化分配方法，能最大限度發揮各風電機機群的發電能力和設備穩定性。
一方面，本發明提供了一種新型風電機機群有功功率優化分配裝置，包括：
agc系統，用來接收風機運行信息，并輸出總有功指令；
ems系統，用來接收功率控制指令，并輸出風機運行信息；
風電機機群有功功率優化分配系統，所述風電機機群有功功率優化分配系統包括：算法服務器和執行終端；
所述算法服務器分別與agc系統及執行終端連接；所述執行終端分別與算法服務器和ems系統連接；算法服務器接收來自agc系統的總有功指令，并根據實時風機運行信息對風機機群進行有功功率控制，下發功率控制指令給執行終端；執行終端進一步將功率控制指令發送給各風機機群ems系統執行有功功率優化分配操作。
作為優選，所述風電機機群有功功率優化分配系統架設于風電場原有硬件agc系統和風電機機群ems系統之間。
作為優選，所述實時風機運行信息包括風速、機群有功目標值、機群有功功率、機群上網電價。
另一方面，本發明提供一種新型風電機機群有功功率優化分配方法：
agc系統接收風機運行信息，并輸出總有功指令；
ems系統接收功率控制指令，并輸出風機運行信息；
算法服務器獲取實時風機運行信息，并根據風電場內機群數量、調度總有功目標、各機群有功上限、各機群有功下限、各機群實時有功、電價信息、實時風機運行信息、控制模式和風機數據對風機機群總有功指令進行分析及功率優化分配，轉化為功率控制指令傳送給執行終端；
執行終端執行算法服務器分配的功率控制指令，同時將含各機群有功目標值的功率控制指令發送給各風機機群的ems系統，對各風機機群功率進行控制，并將從ems系統中獲取的實時風機運行信息和發電電價信息傳輸給算法服務器；
風電機機群有功功率優化分配裝置對風機機群有功功率控制過程中，人為設定風機機群有功功率控制所依據的風機機群運行參數，算法服務器將所設參數進行排序，并對風電機機群有功功率進行優化分配：
①若有功調度目標大于所有機群實時有功的總和，按照所設參數的排序順序，依次增加各機群的有功功率，直至滿足調度要求；
②若有功調度目標小于所有機群實時有功的總和，按照所設參數排序的反向順序，依次降低各機群的有功功率，直至滿足調度要求。
本發明所述風機機群總有功指令進行分析和功率優化分配的具體方法如下：
假設機群數量為n，總有功目標值為p總，各機群有功上限分別為pmax1、pmax2、pmax3、…、pmaxn，各機群有功下限分別為pmin1、pmin2、pmin3、…、pminn，各機群的實時有功分別為p1、p2、p3、…、pn，各機群的可增有功p可增分別為：pmax1-p1、pmax2-p2、pmax3-p3、…、pmaxn-pn，各機群的可降有功p可降分別為：p1-pmin1、p2-pmin2、p3-pmin3、…、pn-pminn，各機群的上網電價分別為pri1、pri2、pri3、…、prin；
根據所收集的風電機機群運行數據，在每次功率分配前首先進行情景判斷：
①若p總>p1+p2+p3+…+pn，那么執行如下的增有功策略：
在增有功策略時，將各機群上網電價進行排序，并按機群上網電價由大到小的順序，依次增大各機群的有功功率，具體表示如下：
設電價排序為：pri1>pri2>pri3>…>prin，那么增有功排序為機群1、2、3、…、n，若兩機群電價相同，即prii=prij(i,j≤n)，則排序時對比兩機群的可增有功值p可增，若p可增i>p可增j，則將機群i的增有功排序排在機群j之前；
排序之后，依據排序順序依次增加p1、p2、p3、…、pn，
當i機群的有功值達到有功上限時，即pi=pmaxi(i≤n)時，則繼續增加pi+1，直至p總=p1+p2+p3+…+pn；
②若p總<p1+p2+p3+…+pn，那么執行如下的降有功策略：
在降有功策略時，同樣將各機群上網電價進行排序，并按機群上網電價由小到大的順序，依次降低各機群的有功功率，具體表示如下：
設電價排序為：pri1<pri2<pri3<…<prin，那么降有功排序為機群1、2、3、…、n，若兩機群電價相同，即prii=prij(i,j≤n)，則排序時對比兩機群的可降有功值p可降，若p可降i<p可降j，則將機群i的降有功排序排在機群j之前；
排序之后，依據排序順序依次降低p1、p2、p3、…、pn，
當i機群的有功值達到有功下限時，即pi=pmini(i≤n)時，則繼續降低pi+1，直至p總=p1+p2+p3+…+pn；
③特殊情景分為兩類：
一是有功目標值高于所有機群有功上限之和，即：p總>pmax1+pmax2+pmax3+…+pmaxn，那么此時執行增有功策略，直至所有機群以有功上限值進行出力，即：p1=pmax1，p2=pmax2，p3=pmax3，…，pn=pmaxn；
④二是有功目標值低于所有機群有功下限之和，即：p總<pmin1+pmin2+pmin3+…+pminn，那么此時執行降有功策略，按降有功排序順序使機群停機，直至總有功達到有功目標值，即：p1=pmin1，p2=pmin2，p3=pmin3，…，pn=pminn，且p總=pmin1+pmin2+pmin3+…+pminn(i<n)。
作為優選，所述風機機群運行參數包括電價、發電能力、投運時間。
作為優選，風電機機群有功功率優化分配裝置替代agc系統對風機機群的控制功能，接收ems系統上傳的實時風機運行信息，同時不改變agc系統與風電機機群ems系統之間的通訊功能，不影響agc系統與電網的通訊。
本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：1）不改變風電場原有的通訊框架，占用資源少，對硬件要求低，便于大規模推廣；2）可依據多種風電機機群信息，進行有功功率分配；3）通過對風電機機群的有功功率控制，提高風電機的設備可利用率及穩定性，最大限度發揮風電機機群的發電能力，滿足風電場運行的管理需求，提高風力發電場的經濟效益。
附圖說明
圖1是本發明實施例的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖并通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明并不局限于以下實施例。
如圖1所示，本實施例的一種新型風電機機群有功功率優化分配裝置，包括風電機機群有功功率優化分配系統、agc系統和ems系統，所述風電機機群有功功率優化分配系統包括算法服務器和執行終端。
本實施例中所述風電機機群有功功率優化分配系統架設于風電場agc系統及風電機機群ems系統原有硬件基礎之間，替代agc系統對風機機群的控制功能，同時接收ems系統上傳的風機運行信息，不改變agc系統與風電機機群ems系統之間的通訊功能以及agc系統與電網的通訊。
本實施例中所述風電機機群有功功率優化分配裝置包括算法服務器和執行終端，所述算法服務器與agc系統及執行終端相連接，獲取控制算法所需的實時風機運行信息，根據風電場內機群數量、調度總有功目標、各機群有功上限、各機群有功下限、各機群實時有功、電價信息、實時風機運行信息、控制模式和風機數據對總有功目標值進行計算和分析，同時將功率控制指令分配給執行終端；所述實時風機運行信息包括風速、機群有功目標值、機群有功功率、機群上網電價。
本實施例中所述執行終端分別與算法服務器和ems系統相連接，所述執行終端執行算法服務器分配的功率控制指令，計算各機群的有功目標值，對風電場總有功功率進行優化分配，傳輸給各機群的ems系統，達到對機群功率控制的目的，并將所連接的ems系統中發電機機群和發電電價信息傳輸給算法服務器。
另外，本發明提供了一種新型風電機機群有功功率優化分配方法，agc系統用來接收風機運行信息，并輸出總有功指令；ems系統用來接收功率控制指令，并輸出風機運行信息；
算法服務器接收來自agc系統的總有功指令，并根據實時風機運行信息對風機機群進行有功功率控制，下發功率控制指令給執行終端；執行終端進一步將功率控制指令發送給各風機機群ems系統執行有功功率優化分配操作。具體步驟為：
agc系統從ems系統獲取實時風機運行信息，并將風機運行信息轉化為總有功指令，傳達給風電機機群有功功率優化分配系統中的算法服務器；
算法服務器獲取實時風機運行信息，并根據風電場內機群數量、調度總有功目標、各機群有功上限、各機群有功下限、各機群實時有功、電價信息、實時風機運行信息、控制模式和風機數據對風機機群總有功指令進行分析及功率優化分配轉化為功率控制指令傳送給執行終端；該步驟風機機群總有功指令進行分析和功率優化分配的具體方法如下：
假設機群數量為n，總有功目標值為p總，各機群有功上限分別為pmax1、pmax2、pmax3、…、pmaxn，各機群有功下限分別為pmin1、pmin2、pmin3、…、pminn，各機群的實時有功分別為p1、p2、p3、…、pn，各機群的可增有功p可增分別為：pmax1-p1、pmax2-p2、pmax3-p3、…、pmaxn-pn，各機群的可降有功p可降分別為：p1-pmin1、p2-pmin2、p3-pmin3、…、pn-pminn，各機群的上網電價分別為pri1、pri2、pri3、…、prin；
根據所收集的風電機機群運行數據，在每次功率分配前首先進行情景判斷：
①若p總>p1+p2+p3+…+pn，那么執行如下的增有功策略：
在增有功策略時，將各機群上網電價進行排序，并按機群上網電價由大到小的順序，依次增大各機群的有功功率，具體表示如下：
設電價排序為：pri1>pri2>pri3>…>prin，那么增有功排序為機群1、2、3、…、n，若兩機群電價相同，即prii=prij(i,j≤n)，則排序時對比兩機群的可增有功值p可增，若p可增i>p可增j，則將機群i的增有功排序排在機群j之前；
排序之后，依據排序順序依次增加p1、p2、p3、…、pn，
當i機群的有功值達到有功上限時，即pi=pmaxi(i≤n)時，則繼續增加pi+1，直至p總=p1+p2+p3+…+pn；
②若p總<p1+p2+p3+…+pn，那么執行如下的降有功策略：
在降有功策略時，同樣將各機群上網電價進行排序，并按機群上網電價由小到大的順序，依次降低各機群的有功功率，具體表示如下：
設電價排序為：pri1<pri2<pri3<…<prin，那么降有功排序為機群1、2、3、…、n，若兩機群電價相同，即prii=prij(i,j≤n)，則排序時對比兩機群的可降有功值p可降，若p可降i<p可降j，則將機群i的降有功排序排在機群j之前；
排序之后，依據排序順序依次降低p1、p2、p3、…、pn，
當i機群的有功值達到有功下限時，即pi=pmini(i≤n)時，則繼續降低pi+1，直至p總=p1+p2+p3+…+pn；
③特殊情景分為兩類：
一是有功目標值高于所有機群有功上限之和，即：p總>pmax1+pmax2+pmax3+…+pmaxn，那么此時執行增有功策略，直至所有機群以有功上限值進行出力，即：p1=pmax1，p2=pmax2，p3=pmax3，…，pn=pmaxn；
④二是有功目標值低于所有機群有功下限之和，即：p總<pmin1+pmin2+pmin3+…+pminn，那么此時執行降有功策略，按降有功排序順序使機群停機，直至總有功達到有功目標值，即：p1=pmin1，p2=pmin2，p3=pmin3，…，pn=pminn，且p總=pmin1+pmin2+pmin3+…+pminn(i<n)。
執行終端執行算法服務器分配的功率控制指令，同時將含各機群有功目標值的功率控制指令發送給各風機機群的ems系統，對各風機機群功率進行控制，并將從ems系統中獲取的實時風機運行信息和發電電價信息傳輸給算法服務器；
風電機機群有功功率優化分配裝置對風機機群有功功率控制過程中，人為設定風機機群有功功率控制所依據的風機機群運行參數，算法服務器將所設參數進行排序，并對風電機機群有功功率進行優化分配：
①若有功調度目標大于所有機群實時有功的總和，按照所設參數的排序順序，依次增加各機群的有功功率，直至滿足調度要求；
②若有功調度目標小于所有機群實時有功的總和，按照所設參數排序的反向順序，依次降低各機群的有功功率，直至滿足調度要求。
算法服務器通過上述方法將風電機機群有功功率進行優化分配，并轉化為功率控制指令下達給執行終端，執行終端進一步將功率控制指令發送給ems系統，ems系統按風電機機群有功功率優化分配系統分配的功率運行，從而達到對機群功率控制的目的，并將所連接的ems系統中實時風機運行信息傳輸給算法服務器。
ems系統接收功率控制指令按要求控制風電機機群的運行，并將風機機群的實時運行信息發送給agc系統和風電機機群有功功率優化分配系統，以此形成一個循環，針對不同機群之間存在的發電能力及電價差異，使風電場內風電機機群的有功功率分配更為合理，從而發揮電價較高、發電能力強的機群的作用，提高風電場的經濟效益。
風機機群運行參數包括電價、發電能力、投運時間。
風電機機群有功功率優化分配裝置替代agc系統對風機機群的控制功能，接收ems系統上傳的實時風機運行信息，同時不改變agc系統與風電機機群ems系統之間的通訊功能，不影響agc系統與電網的通訊。
以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。