一種風電場功率綜合分配方法組成比例

一種風電場功率綜合分配方法，包括對風電機組實時采集數據，功率分配計算，輸出分配調節指令和實施功率微調節。分配值計算采用最小保持機組組合、多目標規劃分配、備用機組容量旋轉和有功無功功率協調控制的方法計算風電機組功率分配值。功率微調節是在一次功率分配完成時，若風電場監控系統檢測到風電機組未達到限定值指標PLim(t)或出現過度調節時進行調節。輸出分配調節指令針對分配值計算得到的功率調整值以及功率微調節的設定功率值采取應用等比例輸出、驗證輸出指令和功率微調節三種模式，對風電機組控制系統下達控制調節功率的指令。本發明專利技術通過判斷風電機組當前的實際運行狀態，利用風電場監控系統對各機組進行實時功率監視和調節。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種風電場控制方法，特別涉及功率分配方法。
技術介紹
目前，隨著清潔能源在世界范圍內得到快速發展，非化石能源的總量消耗比重不斷增加，我國風電產業快速發展。截止2011年底，風電累計裝機容量達近6240萬千瓦，居世界第一。然而，隨著大規模風電并網接入，風力發電容量隨之增加，但風電并網技術程度仍很低，對電力系統負荷影響顯著，由此風電場運行管理和電網調度運行提上日程。如何根據風力發電的自身特點，建立一種新型風電場功率分配調度方法以適應電網調度要求，保持風電場和電網功率平衡，是當前電力系統安全運行迫切需要解決的問題，也是保證風電場功率輸出平穩、提高電能質量的需要。風能是一種隨機性、波動性較大的可再生能源。合理地提高風能利用效率，并最大限度地發揮風電機組功率輸出效率，目前國內外開展了大量基于電氣剖分的硬件設施功率調節策略研究，但多數采用機組停機和調槳方法，這樣不僅導致在風速最佳情況下不能充分地利用風資源，而且嚴重影響了機組的發電運行效率，尤其是在氣候比較惡劣時，極易導致機組長時間不運行或頻繁操作下的設備元件損壞，造成機組與電網解列、經濟效益降低。風電場功率分配與風電機組的有功/無功功率控制、風電場并網出力變化息息相關。國內外對此提出了不少規程，如德國對有功調節速度要求達到每秒10%的機組額定容量而不應引起繼電保護動作；有功功率最大恢復速度為每分鐘10%的額定有功功率。我國新頒布的風電接入技術規定要求風電場有功功率變化率根據其裝機容量有所不同，如容量在30到150麗的風電場的有功功率變化率IOmin不能超過額定容量的1/3，Imin平均上限為額定容量的1/10。這些規程不僅反映了各國風電機組技術和管理水平的不同，而且表明風電不具備常規火電機組的功率調節能力。因此，在電網限功率運行時段內，研究如何協調電網運行并制定合理有效地功率分配方法，連續平滑地控制有功功率和無功功率變化，保持機組在網穩定運行，是目前風電場面臨的技術難點之一。我國并網風電機組中，雙饋變速恒頻風電機組約占60%，恒速風電機組約占30%，其他約占10%，由于部分風電場未配備快速無功補償裝置或控制系統，使得風電機組在不棄風情況下，支持電網調度指令的控制有功/無功功率調節增加了難度。因此，克服風電機組出力的無規律性，實現風電場監控系統與功率分配方法的無縫鏈接，改善機組運行模式和出力調節控制切換方法等研究成果相對罕見，而對電網穩定和機組正常運行至關重要。目前，在電力系統中針對風電接入的功率分配技術有如下方法中國專利201010518499. 7《一種風力發電場有功功率分配方法》提出了一種風電場有功功率分配方法，該方法根據風場的運行參數、故障、預測功率信息將風電機組劃分為故障、降功率輸出、低風速區、高風速區和待啟五種類型來執行功率分配升降調節，提高了風電機組的可利用率，避免了機組的頻繁起停。中國專利201110318857. 4《風電場風電機組有功功率優化分配方法》基于實時測風數據和超短期預測，計算升降功率裕度系數的有功功率分配方法。該方法僅從機組自身運行約束條件出發，實施升降功率。并使場內盡可能多的風電機組參與功率調節，減少了風電機組的調節頻度，從一定程度上提高了風電場的經濟效益。上述兩份專利分別從機組自身運行信息、風電功率預測、啟停機組等角度闡述了有功功率的分配及調節技術。然而，由于風力發電可靠性差，導致現有的帶功率預測的分配技術受到外部自然條件和內 部故障限制，并不能充分合理地反映實際發電量，并且兩份專利僅提及分配計算，如何實施控制沒有詳盡表述。中國專利201010269035. 7《用于風電場監控系統的風電有功功率自動控制方法》提供一種用于監控系統的風電有功自動控制方法，通過最大出力、計劃跟蹤和自適應調節三種模式來控制有功功率輸出，利用有功最大功率變化率、電網頻率信息等條件限制進行容量比例計算分配到每臺機組，從而使風電場協調配合接入地區的電網運行，提高了風電場的自動化控制和管理運行水平。隨著機組類型增多、功率可調程度存在差異，雖然在中國專利201010269035. 7的策略中減少應用頻繁停機來限制風電機組出力的頻度，然而單一采用比例模型調節，實際可解釋性較差。而且，針對無功功率研究與有功分配類似，但在有功無功協調控制上實施較少。因此，對于風電機組從功率分配計算、調節控制實施到協調常規火電等發電運行控制、監控系統有功和無功功率調節以及功率限制結束的功率恢復調節整個過程，在上述文獻中均未深入涉及。
技術實現思路
本專利技術目的是克服目前風電場內監控系統有功和無功功率的協調分配方式的缺陷，以及具體限制調節風電場內風電機組的有功/無功功率輸出技術舉措的缺點，提出一種結合監控系統對風電機組實施功率分配控制的方法。本專利技術功率綜合分配方法遵循以下原則a)滿足電網調度中心的限功率運行時間長度要求，并使風電場穩定運行保持在功率限定值的95%-105%指標范圍內。b)最大限度地減小風電場內調整機組數目，減少有功功率損耗。本專利技術功率綜合分配方法的效果如下a)每臺風力發電機組的功率分配值與當前出力值相比，升降調節偏差較小，可以避免與電網解列和停機事故發生。b)與現有的常規分配方式相比，不僅從分配方法上改進優化，而且降低了調整機組次數和分配不公比例。c)防止因功率調節變化過快造成電網電壓和頻率大幅度波動。本專利技術對組成風電場的多臺風電機組的功率進行綜合分配，通過各風電場的監控系統與風電機組控制系統的通訊實施控制。當風電場處于限定功率時段時，本專利技術針對不同類型的可控風電機組實施有功和無功功率的協調控制。本專利技術技術方案包括對風電機組實時采集數據，功率分配計算，輸出分配調節指令，實施功率微調節等步驟，最終控制機組的運行滿足功率限定要求。各步驟的具體內容如下I、所述的對風電機組實時采集數據步驟是通過現場總線或網絡技術將實時采集的數據傳送至風電場的監控系統中，與風電機組控制系統建立正常通訊。此實時采集數據的過程是監控機組運行狀態，以及采用四種計算方法實施分配計算的基礎手段，在整個功率綜合分配過程提供風電機組的運行參數。2、所述的分配值計算步驟可采用最小保持機組組合、多目標規劃分配、備用機組容量旋轉和有功無功功率協調控制等四種方法計算風電機組功率分配值，為監控系統向風機控制系統實施功率分配控制時，選擇執行輸出分配調節指令模式和功率微調節步驟提供了功率的變化目標I)最小保持機組組合分配方法最小保持機組組合分配方法是根據機組的實際運行風況和功率，確立并計算得出參與分配的機組及其功率調整值，它反映了參與功率分配機組由實際運行功率變化到功率限定值時的功率變化值。最小保持機組組合分配方法從機組實際運行的電氣原理出發，適用于機組額定輸出功率差異較大，參與分配機組數量較少，且風電場內不具備功率預測系統的情況。此方法的步驟如下(a)首先實時采集當前時刻t下的風速WindSem (t)、風向WindXem (t)、每臺風電機組的實際運行功率PicOT(t)、統計參與功率調節的風電機組數量Ut)，風電場內正常并網運行的機組數量Ntotal ;計算每臺風電機組輸出有功功率與最大運行功率的運行效率系數kimax，以及每臺風電機組輸出有功功率與最小運行功率的運行效率系數kimin kifflin本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種風電場功率綜合分配方法，其特征在于，所述的分配方法的步驟包括對風電機組實時采集數據，功率分配計算，輸出分配調節指令和實施功率微調節；所述的對風電機組實時采集數據步驟是通過現場總線或網絡技術將實時采集的數據傳送至風電場的監控系統中，與風電機組控制系統建立正常通訊，監控機組運行狀態；所述的分配值計算步驟采用最小保持機組組合、多目標規劃分配、備用機組容量旋轉和有功無功功率協調控制的方法計算風電機組功率分配值；所述的功率微調節步驟是在一次功率分配完成時，若風電場的監控系統檢測到風電機組未達到限定值指標PLim(t)或出現過度調節時進行調節；所述的輸出分配調節指令步驟針對分配值計算步驟得到的功率調整值以及功率微調節的設定功率值采取應用等比例輸出、驗證輸出指令和功率微調節三種模式，通過風電場的監控系統對風電機組控制系統下達控制調節功率的指令。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：門艷嬌，谷海濤，李海東，趙棟利，趙斌，王朝，
申請(專利權)人：北京科諾偉業科技有限公司，
類型：發明
國別省市：