CN103094902B - 风力发电场实时发电量的控制方法 - Google Patents
风力发电场实时发电量的控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种风力发电场实时发电量的控制方法，涉及风力发电技术领域，所解决的是保证电网安全运行的技术问题。该方法先根据风力发电场的当前信息及预测信息，结合电网中在线火力发电机组的信息、在线水力发电机组的信息、其他可调发电机组的信息，及未来5分钟的电网负荷变化预测值，未来10分钟的电网负荷变化预测值，计算出电网在未来5分钟所能接纳的风电容量，及电网在未来10分钟所能接纳的风电容量；然后再根据步骤计算结果控制风力发电场中各风力发电机组的启停。本发明提供的方法，能避免风力发电场的发电功率超越电网接纳量。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术，特别是涉及一种风力发电场实时发电量的控制方法的技术。
背景技术
风力发电场接入电网后，会对电网的电压、频率、功率因数产生一定的影响，风力发电场容量对电网接纳能力的计算是规划风机容量、选择地理位置的最主要参考依据。因此在风力发电场设计时，需要评估风力发电场对电网的电压稳定、无功补偿、机组热容量备用、暂态稳定、保护装置等方面的影响，风力发电场容量过大，其装机容量的过大波动会严重减小电网的热备用能力，如果装机容量过小，则会提高发电成本。
在风力发电场运行过程中，电网接纳能力会受到风资源、风机质量、电网负荷结构、电网容量等因素的影响而不断变化，因此运行中的风力发电场通常会对未来5分钟及未来10分钟的发电功率进行预测，电网也会对电网负荷、发电机出力进行未来5分钟及未来24小时的预测，并根据未来发电功率预测值及电网未来负荷预测值来调整风力发电场内各风力发电机组的启停，以避免风力发电场的发电功率超越电网接纳量。
但是现有风力发电场的发电量控制方法中，都只是考虑了风力发电场的未来发电功率预测值及电网未来负荷预测值，没有结合电网中的水力发电机组、火力发电机组等其他发电机组的功率调整特性，容易导致风力发电场的发电功率过小或过大，风力发电场的发电功率过小会导致风力资源这一绿色能源的浪费，风力发电场的发电功率过大则会导致风力发电场的发电量超越电网接纳量，从而影响至电网的安全运行。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效利用风力资源，并能避免风力发电场的发电量超越电网接纳量，从而保证电网安全运行的风力发电场实时发电量的控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种风力发电场实时发电量的控制方法，其特征在于：
1）获取受控风力发电场的总装机容量、当前发电量及实时发电功率，并根据受控风力发电场的负荷预测取得受控风力发电场未来5分钟的发电功率，及未来10分钟的发电功率；
2）获取电网的电力信息，电网的电力信息包括：
2.1）电网中所有风力发电场的总装机容量；
2.2）电网中在线火力发电机组的最小发电量及实时发电功率；
2.3）电网中在线水力发电机组的最小发电量及实时发电功率；
2.4）电网中其他可调发电机组的实时发电功率及其未来5分钟最小发电量、未来10分钟最小发电量；
所述的其他可调发电机组是指电网中，除受控风力发电场的风力发电机组及电网中的火力发电机组、水力发电机组之外，发电量可调整的所有其他发电机组的组合，所述的未来5分钟最小发电量是指未来5分钟电网中其他可调发电机组的实时发电功率总和，所述的未来10分钟最小发电量是指未来10分钟电网中其他可调发电机组的实时发电功率总和；
3）获取未来5分钟的电网负荷变化预测值，及未来10分钟的电网负荷变化预测值；
4）忽略电网的静态负荷特性，计算电网在未来5分钟对受控风力发电场的接纳量，及电网在未来10分钟对受控风力发电场的接纳量，具体计算公式为：
Acap5=K（（Po-Copmin5）+（Ph–Chpmin）-⊿Load5）
Acap10=K（（Po-Copmin10）+（Ph-Chpmin）+（Pf-Cfpmin）-⊿Load10）
K=Pc/totalPw
其中，Acap5为电网在未来5分钟对受控风力发电场的接纳量，Acap10为电网在未来10分钟对受控风力发电场的接纳量，Po为电网中其他可调发电机组的实时发电功率，Copmin5为电网中未来5分钟其他可调发电机组的最小发电量，Copmin10为电网中未来10分钟其他可调发电机组的最小发电量，Ph为电网中在线水力发电机组的实时发电功率，Chpmin为电网中在线水力发电机组的最小发电量，Pf为电网中在线火力发电机组的实时发电功率，Cfpmin为电网中在线火力发电机组的最小发电量，⊿Load5为未来5分钟的电网负荷变化预测值，⊿Load10为未来10分钟的电网负荷变化预测值；
其中，Pc为受控风力发电场的总装机容量，totalPw为电网中所有风力发电场的总装机容量，K为受控风力发电场对电网的调峰系数，有0≤K≤1；
5）根据步骤4的计算结果控制受控风力发电场中各风力发电机组的启停，具体控制规则如下：
设Pw为受控风力发电场的实时发电功率，Pw5为受控风力发电场的5分钟发电功率预测值，Pw10为受控风力发电场的10分钟发电功率预测值；
如果Pw5-Pw>Acap5，则控制受控风力发电场中的部分风力发电机组停机，使得受控风力发电场的发电量减少，具体减少量为：Pw5-Pw-Acap5；
如果Pw10-Pw>Acap10，则控制受控风力发电场中的部分风力发电机组停机，使得受控风力发电场的发电量减少，具体减少量为：Pw10-Pw-Acap10；
如果Pw10-Pw<Acap10，则从受控风力发电场中处于停机状态的风力发电机组中，查找发电量小于Acap5-Pw5-Pw且小于Acap10-Pw10-Pw的风力发电机组，如果找到一台符合条件的风力发电机组，则停止查找并启动找到的风力发电机组；
6）返回步骤1，或间隔n秒后返回步骤1，n为大于1的常数。
进一步的，所述步骤6中，n的取值为60。
本发明提供的风力发电场实时发电量的控制方法，根据风力发电场的未来发电功率预测值及电网未来负荷变化预测值，结合电网中的水力发电机组、火力发电机组及其他可调发电机组的功率调整特性，分别计算5分钟、10分钟的电网接纳量，再根据计算结果实时调整风力发电场中的风力发电机组启停，能有效利用风力资源，并能避免风力发电场的发电功率超越电网接纳量，保证电网安全运行，该方法计算简单、速度快，可用于实时计算。
附图说明
图1是本发明实施例风力发电场实时发电量的控制方法的控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种风力发电场实时发电量的控制方法，其特征在于：
1）获取受控风力发电场的总装机容量、当前发电量及实时发电功率，并根据受控风力发电场的负荷预测取得受控风力发电场未来5分钟的发电功率，及未来10分钟的发电功率；
2）获取电网的电力信息，电网的电力信息包括：
2.1）电网中所有风力发电场的总装机容量；
2.2）电网中在线火力发电机组的最小发电量及实时发电功率；
2.3）电网中在线水力发电机组的最小发电量及实时发电功率；
2.4）电网中其他可调发电机组的实时发电功率及其未来5分钟最小发电量、未来10分钟最小发电量；
所述的其他可调发电机组是指电网中，除受控风力发电场的风力发电机组及电网中的火力发电机组、水力发电机组之外，发电量可调整的所有其他发电机组的组合，所述的未来5分钟最小发电量是指未来5分钟电网中其他可调发电机组的实时发电功率总和，所述的未来10分钟最小发电量是指未来10分钟电网中其他可调发电机组的实时发电功率总和；
3）获取未来5分钟的电网负荷变化预测值，及未来10分钟的电网负荷变化预测值；
4）忽略电网的静态负荷特性，计算电网在未来5分钟对受控风力发电场的接纳量，及电网在未来10分钟对受控风力发电场的接纳量，具体计算公式为：
Acap5=K（（Po-Copmin5）+（Ph–Chpmin）-⊿Load5）
Acap10=K（（Po-Copmin10）+（Ph-Chpmin）+（Pf-Cfpmin）-⊿Load10）
K=Pc/totalPw
其中，Acap5为电网在未来5分钟对受控风力发电场的接纳量，Acap10为电网在未来10分钟对受控风力发电场的接纳量，Po为电网中其他可调发电机组的实时发电功率，Copmin5为电网中未来5分钟其他可调发电机组的最小发电量，Copmin10为电网中未来10分钟其他可调发电机组的最小发电量，Ph为电网中在线水力发电机组的实时发电功率，Chpmin为电网中在线水力发电机组的最小发电量，Pf为电网中在线火力发电机组的实时发电功率，Cfpmin为电网中在线火力发电机组的最小发电量，⊿Load5为未来5分钟的电网负荷变化预测值，⊿Load10为未来10分钟的电网负荷变化预测值；
其中，Pc为受控风力发电场的总装机容量，totalPw为电网中所有风力发电场的总装机容量，K为受控风力发电场对电网的调峰系数，有0≤K≤1；
5）根据步骤4的计算结果控制受控风力发电场中各风力发电机组的启停，具体控制规则如下：
设Pw为受控风力发电场的实时发电功率，Pw5为受控风力发电场的5分钟发电功率预测值，Pw10为受控风力发电场的10分钟发电功率预测值；
如果Pw5-Pw>Acap5，则控制受控风力发电场中的部分风力发电机组停机，使得受控风力发电场的发电量减少，具体减少量为：Pw5-Pw-Acap5；
如果Pw10-Pw>Acap10，则控制受控风力发电场中的部分风力发电机组停机，使得受控风力发电场的发电量减少，具体减少量为：Pw10-Pw-Acap10；
如果Pw10-Pw<Acap10，则从受控风力发电场中处于停机状态的风力发电机组中，查找发电量小于Acap5-Pw5-Pw且小于Acap10-Pw10-Pw的风力发电机组，如果找到一台符合条件的风力发电机组，则停止查找并启动找到的风力发电机组；
6）返回步骤1，或间隔n秒后返回步骤1，n为大于1的常数。
本发明实施例的步骤6中，n的取值为60。
Claims (2)
1.一种风力发电场实时发电量的控制方法，其特征在于：
1）获取受控风力发电场的总装机容量、当前发电量及实时发电功率，并根据受控风力发电场的负荷预测取得受控风力发电场未来5分钟的发电功率，及未来10分钟的发电功率；
2）获取电网的电力信息，电网的电力信息包括：
2.1）电网中所有风力发电场的总装机容量；
2.2）电网中在线火力发电机组的最小发电量及实时发电功率；
2.3）电网中在线水力发电机组的最小发电量及实时发电功率；
2.4）电网中其他可调发电机组的实时发电功率及其未来5分钟最小发电量、未来10分钟最小发电量；
所述的其他可调发电机组是指电网中，除受控风力发电场的风力发电机组及电网中的火力发电机组、水力发电机组之外，发电量可调整的所有其他发电机组的组合，所述的未来5分钟最小发电量是指未来5分钟电网中其他可调发电机组的实时发电功率总和，所述的未来10分钟最小发电量是指未来10分钟电网中其他可调发电机组的实时发电功率总和；
3）获取未来5分钟的电网负荷变化预测值，及未来10分钟的电网负荷变化预测值；
4）忽略电网的静态负荷特性，计算电网在未来5分钟对受控风力发电场的接纳量，及电网在未来10分钟对受控风力发电场的接纳量，具体计算公式为：
Acap5=K（（Po-Copmin5）+（Ph–Chpmin）-⊿Load5）
Acap10=K（（Po-Copmin10）+（Ph-Chpmin）+（Pf-Cfpmin）-⊿Load10）
K=Pc/totalPw
其中，Acap5为电网在未来5分钟对受控风力发电场的接纳量，Acap10为电网在未来10分钟对受控风力发电场的接纳量，Po为电网中其他可调发电机组的实时发电功率，Copmin5为电网中未来5分钟其他可调发电机组的最小发电量，Copmin10为电网中未来10分钟其他可调发电机组的最小发电量，Ph为电网中在线水力发电机组的实时发电功率，Chpmin为电网中在线水力发电机组的最小发电量，Pf为电网中在线火力发电机组的实时发电功率，Cfpmin为电网中在线火力发电机组的最小发电量，⊿Load5为未来5分钟的电网负荷变化预测值，⊿Load10为未来10分钟的电网负荷变化预测值；
其中，Pc为受控风力发电场的总装机容量，totalPw为电网中所有风力发电场的总装机容量，K为受控风力发电场对电网的调峰系数，有0≤K≤1；
5）根据步骤4的计算结果控制受控风力发电场中各风力发电机组的启停，具体控制规则如下：
设Pw为受控风力发电场的实时发电功率，Pw5为受控风力发电场的5分钟发电功率预测值，Pw10为受控风力发电场的10分钟发电功率预测值；
如果Pw5-Pw>Acap5，则控制受控风力发电场中的部分风力发电机组停机，使得受控风力发电场的发电量减少，具体减少量为：Pw5-Pw-Acap5；
如果Pw10-Pw>Acap10，则控制受控风力发电场中的部分风力发电机组停机，使得受控风力发电场的发电量减少，具体减少量为：Pw10-Pw-Acap10；
如果Pw10-Pw<Acap10，则从受控风力发电场中处于停机状态的风力发电机组中，查找发电量小于Acap5-Pw5＋Pw且小于Acap10-Pw10＋Pw的风力发电机组，如果找到一台符合条件的风力发电机组，则停止查找并启动找到的风力发电机组；
6）返回步骤1，或间隔n秒后返回步骤1，n为大于1的常数。
2.根据权利要求1所述的风力发电场实时发电量的控制方法，其特征在于：所述步骤6中，n的取值为60。
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