一種風機有功功率管理控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及到兆瓦級變獎距風力發電機在進行有功功率輸出的動態平穩調節技 術領域，更具體地說設及一種風機有功功率管理控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著風電裝機容量的不斷增加，風電在電力系統中的地位發生了轉變。風電裝機 容量較小時，它的運行對系統穩定性的影響可W不予考慮；當風電裝機容量越來越大，在系 統中所占比例逐年增加時，電網對風力發電在總電量的比重需要進行調配。要求各個風力 發電場具備功率管理功能，風電場接受電網的有功功率指令，分配下發給各個風力發電機， 各個風力發電機根據風電場調度中屯、下發的功率管理指令，穩定快速準確的調節風力發電 機有功功率輸出，進而保證了整個風電場有功功率快速，準確的響應電網對發電場的要求。 [000引國家知識產權局于2012年08月Ol日，公開了一件公開號為CN102624023A，名稱 為"雙饋型機組風電場的無功電壓控制系統"的發明專利，該發明專利包括：調度中屯、設備， 用于根據實時監測獲得的風電場的控制點電壓和有功功率，W及參考電壓，計算獲得所述 風電場的無功功率給定值；風電場功率管理模塊，用于在所述風電場內對所述無功功率給 定值進行分配；多個風力發電機控制器，用于根據所述風電場功率管理模塊所分配的雙饋 風電機組的無功功率值，控制各自對應的雙饋風電機組進行無功補償。本發明提供的雙饋 型機組風電場的無功電壓控制系統，可W充分發揮雙饋風電機組的無功輸出能力，減小風 電場無功補償設備的成本并且通過調度中屯、設備、風電場功率管理模塊和多個風力發電機 控制器的相互協調控制達到控制風電場電壓的目的。
[0004] 現有技術中多采用調節扭矩的方式來實現功率輸出的調節。該方法雖然實現起來 簡單，但在風況在中等W上時，降低扭矩增加了變獎系統的負擔，并且增大了風力發電機超 速停機的可能性。因為在風況在中等W上的情況下，風力發電機工作在額定轉速下，降低扭 矩的阻力，風力發電機轉速受風的影響增大，要控制好轉速，則變獎系統工作負擔加重，并 且在端流風的影響下，風力發電機超速停機的可能性也增加。
【發明內容】
[0005] 為了克服上述現有技術中的缺陷，本發明提供了一種風機有功功率管理控制方 法，本發明的目的旨在于提供一種風力發電機有功功率的管理控制方法，使得風力發電機 快速自動響應，并且能夠精確穩定的運行。
[0006] 為解決上述現有技術中存在的不足，本發明是通過下述技術方案實現的：
[0007] -種風機有功功率管理控制方法，其特征在于：其步驟如下：
[0008]A、工作點的計算：當風力發電機組接收到風電場系統發出的有功功率時，根據風 力發電機接收到的有功功率值，并結合風力發電機葉片翼型的最優Cp曲線計算相應的穩 定工作點；根據穩定工作點計算出相應的設定目標轉速值Vg和設定目標轉矩值Mg;
[0009] B、根據A步驟中計算出相應的設定目標轉速值V目和設定目標轉矩值M目后，對風 力發電機進行調節；所述調節的方式分兩部分：設定轉速調節和設定轉矩調節；
[0010] 設定轉速調節具體是指：設定一設定轉速Vs，在控制周期內分別與風力發電機的 實際轉速值％和設定目標轉速值Vg相對比；
[0011] 當設定目標轉速值Vg與設定轉速值Vs的差的絕對值大于100,則判斷設定轉速值 ￥?與發電機的實際轉速值的差值；
[001引當設定轉速值Vs與發電機的實際轉速值V^的差值滿足
t表示調節周期；
[0013] 則下一控制周期內設定轉速值V'S改變，即
[0014] 當
，則下一控制周期內設定轉速值V'設不變，即V'設= V設；
[0015] 等待發電機實際轉速值^^上升或下降至V'《，然后繼續增加或減小設定轉速值V ?，直至設定轉速值Vs接近設定目標轉速值Vg，即滿足：
[001 引 IV目-V設I《100;
[0017]當IV設-V實I< 10;則下一控制周期內設定轉速值V"設=V設±10;
[001引當IV設-V實I> 10 ;則下一控制周期內設定轉速值V"設=V設；
[0019] 等待發電機實際轉速值\^上升或下降至￥" @，然后繼續增加或減小設定轉速值￥ ?，直至設定轉速值￥?與設定目標轉速值Vg相等，然后將發電機實際轉速值^^上升或下降 至V目；
[0020] 設定轉矩調節具體是指：在每個控制周期內W-個固定值Mg進行調節，直至發電
機實際轉矩值與設定目標轉矩值Mg相等；所述固定值 ；:t表示調節周 期，表示發電機的額定轉矩。
[0021] 所述調節周期是若干控制周期的總和。
[0022] 與現有技術相比，本發明所帶來的有益的技術效果表現在：
[0023] 1、根據不同工作狀態，調節風機穩態工作點方式不盡相同，必須結合考慮風機的 平穩運行，再確定調節設定轉速和設定轉矩的方式，再綜合考慮風機變獎系統和變流器系 統的響應能力，W平穩且最優的調節速率調節設定轉速值和設定轉矩值。變獎系統和變流 器系統的響應速度差異較大，通過變獎系統來調節轉速響應較慢，通過變流器調節轉速響 應快，考慮風機平穩運行，因此先調節轉速不調節轉矩，將實際轉速調節到目標設定轉速， 再調節轉矩，運樣實際轉速不會有較大的波動。
[0024] 2、目前已應用與多個1. 5麗雙饋型風力發電機組的風力發電場，當風機收到風電 場調度下發的有功功率設定值時，快速調節風機工作點。在最大調節差值情況下，從接受到 功率管理指令到平穩運行在新的穩態工作點，所用調節周期時間在30秒W內。正常運行 時，平均調節時間在10秒W內，響應速度快；第一是因為W不斷改變設定轉速的方式進行 調節，減少了超調；第二是因為先調轉速，再調轉矩，保證了運行平穩；因此減少了到達穩 態運行工作點的時間；由于在一開始計算時，其目標值是根據最優Cp曲線計算得來，因此 在調節到位后，風機依然能夠保持最優的工作效率，風機運行在新的工作點時，和風機正常 運行模式一樣，在到達穩態工作點之后，風機運行在最優的工作狀態下，保持和風機正常運 行相同的風能利用能力。
【具體實施方式】
[0025] 實施例1
[0026] 作為本發明一較佳實施例，本實施例公開了：
[0027] -種風機有功功率管理控制方法，其步驟如下：
[0028] A、工作點的計算：當風力發電機組接收到風電場系統發出的有功功率時，根據風 力發電機接收到的有功功率值需要升功率時，結合風力發電機葉片翼型的最優Cp曲線計 算相應的穩