CN104333049B - 一种风电有功功率控制分配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风电有功功率控制分配方法及系统，包括获取风电有功功率总调节量；当风电场综合评分的更新周期达到时，读取计算风电场综合评分所需的基础信息，并计算每个风电场的综合评分，根据每个风电场的综合评分生成或更新降功率风电场队列和升功率风电场队列；根据风电有功功率的调节方向，对降功率队列的风电场依次进行降功率分配或者对升功率队列的风电场依次进行升功率分配。本发明结合风电场实时运行数据，基于风电场并网综合技术性能指标进行评分排序，能及时抑制风电波动并体现了三公调度原则。并且在升功率时，风电场实时可调最大出力的计算和功率分配考虑风电场上旋备，使得风电出力最大化，提高了电网的风电接纳能力。

Description

一种风电有功功率控制分配方法及系统

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风电有功功率控制分配方法及系统。

背景技术

电网风电装机容量和风电发电量日益增加，风电的不确定性和随机性给电网的稳定运行带来了前所未有的挑战。目前火电机组的自动调整能力已经不能完全平抑风电出力的大幅、剧烈波动，加之现有的风电功率控制方法效率低、速度慢、调整滞后，导致ACE调整困难，越限严重；同时也限制了风资源的充分利用，造成了风资源不必要的浪费；而且在事故情况下缺乏快速响应能力，存在严重的安全隐患。所以有必要研究保证电网运行安全和提高风电利用率，同时满足三公调度原则的风电有功功率控制分配策略。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种风电场有功功率控制分配方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种风电有功功率控制分配方法，包括如下步骤：

步骤1，读取计算风电场综合评分所需的基础信息，根据基础信息计算每个风电场的综合评分，根据每个风电场的综合评分生成初始降功率风电场队列和初始升功率风电场队列；

步骤2，获取风电有功功率总调节量；

步骤3，判断是否达到风电场综合评分的更新周期，如果是则重新获取基础信息计算风电场综合评分，根据风电场综合评分更新降功率风电场队列和升功率风电场队列，否则维持当前的风电场综合评分以及升功率队列和降功率队列；

步骤4，根据获取风电有功功率总调节量判断风电有功功率的调节方向，当风电有功功率总调节量为负值时，调节方向为降功率，执行步骤5；当风电有功功率总调节量为正值时，调节方向为升功率，执行步骤6；

步骤5，根据风电有功功率总调节量对降功率队列的风电场依次进行降功率分配，完成分配的风电场移动到降功率风电场队列的最后，直至降功率队列所有风电场均完成降功率分配；

步骤6，根据风电有功功率总调节量对升功率队列的风电场依次进行升功率分配，完成分配的风电场移动到升功率风电场队列的最后，直至升功率队列所有风电场均完成升功率分配。

本发明的有益效果是：本发明结合风电场实时运行数据，基于风电场并网综合技术性能指标进行评分排序，能及时抑制风电波动并体现了三公调度原则。并且在升功率时，风电场实时可调最大出力的计算和功率分配考虑风电场上旋备，使得风电出力最大化，提高了电网的风电接纳能力。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种风电有功功率控制分配系统，包括初始化模块、周期判断模块、升降队列生成更新模块、调节方向判断模块、降功率分配模块和升功率分配模块；

所述初始化模块，其用于获取风电有功功率总调节量；

所述周期判断模块，其用于判断是否达到风电场综合评分的更新周期，当达到更新周期时，调用升降队列生成更新模块；

所述升降队列生成更新模块，其用于读取计算风电场综合评分所需的基础信息，根据基础信息计算每个风电场的综合评分，根据综合评分生成初始的降功率风电场队列和初始的升功率风电场队列或者更新已有的降功率风电场队列和升功率风电场队列；

所述调节方向判断模块，其用于根据获取风电有功功率总调节量判断风电有功功率的调节方向，当风电有功功率总调节量为负值时，调节方向为降功率，调用降功率分配模块；当风电有功功率总调节量为正值时，调节方向为升功率，调用升功率分配模块；

所述降功率分配模块，其用于根据风电有功功率总调节量对升功率队列的风电场依次进行升功率分配，完成分配的风电场移动到升功率风电场队列的最后，直至升功率队列所有风电场均完成升功率分配；

所述升功率分配模块，其用于根据风电有功功率总调节量对降功率队列的风电场依次进行降功率分配，完成分配的风电场移动到降功率风电场队列的最后，直至降功率队列所有风电场均完成降功率分配。

附图说明

图1为本发明所述一种风电有功功率控制分配方法流程图；

图2为本发明所述步骤3具体流程图；

图3为本发明所述步骤5具体流程图；

图4为本发明所述步骤6具体流程图；

图5为本发明所述一种风电场有功功率控制分配系统框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、初始化模块，2、周期判断模块，3、升降队列生成模块，4、调节方向判断模块，5、降功率分配模块，6、升功率分配模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种风电有功功率控制分配方法，包括如下步骤：

步骤1，读取计算风电场综合评分所需的基础信息，根据基础信息计算每个风电场的综合评分，根据每个风电场的综合评分生成初始降功率风电场队列和初始升功率风电场队列；

步骤2，获取风电有功功率总调节量；

步骤3，判断是否达到风电场综合评分的更新周期，如果是则重新获取基础信息计算风电场综合评分，根据风电场综合评分更新降功率风电场队列和升功率风电场队列，否则维持当前的风电场综合评分以及升功率队列和降功率队列；

步骤4，根据获取风电有功功率总调节量判断风电有功功率的调节方向，当风电有功功率总调节量为负值时，调节方向为降功率，执行步骤5；当风电有功功率总调节量为正值时，调节方向为升功率，执行步骤6；

步骤5，根据风电有功功率总调节量对降功率队列的风电场依次进行降功率分配，完成分配的风电场移动到降功率风电场队列的最后，直至降功率队列所有风电场均完成降功率分配；

步骤6，根据风电有功功率总调节量对升功率队列的风电场依次进行升功率分配，完成分配的风电场移动到升功率风电场队列的最后，直至升功率队列所有风电场均完成升功率分配。

步骤1中所述基础信息包括风机信息上传所占权重、风电场所有风机信息上传合格时间、风电场AGC系统所占权重，风电场是否安装AGC系统标志、风电场AGC系统指令执行合格次数、风电场AGC系统指令执行总次数，风电场AVC系统所占权重、风电场是否安装AVC系统，低电压穿越能力所占权重、风电场是否具备低电压穿越能力标志，功率预测所占权重、风电场上传功率预测结果成功次数、风电场应上传功率预测结果次数。

如图2所示，步骤1的具体实现为：

步骤11，读取计算风电场综合评分所需的基础信息；

步骤12，根据风电场所有风机信息上传合格时间和总时间的比例计算风电场风机信息上传合格率，计算公式如下，

$R_{\mathrm{wtg}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i+\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{D}_j}{2\×H}$

式中，R_wtg为风电场风机信息上传合格率,A_i为遥测量正常上传时间，D_j为遥信量正常上传时间，H为日历总时间；

步骤13，根据风电场AGC系统指令执行合格次数C_r和风电场AGC系统指令执行总次数C_T计算风电场AGC系统执行合格率，计算公式如下，

$R_{\mathrm{agc}}=\frac{C_r}{C_T}$

式中，R_agc为风电场AGC系统执行合格率,C_r为指令执行合格次数，C_T为指令执行总次数；

步骤14，根据风电场上传预测结果成功次数S_r与风电场应上传预测结果次数S_T计算风电场功率预测上传合格率，计算公式如下，

$R_{\mathrm{wpp}}=\frac{S_r}{S_T}$

式中，R_wpp为风电场功率预测上传合格率,S_r为风电场上传预测结果成功次数，S_T为风电场应上传预测结果次数；

步骤15，计算风电场综合评分，计算公式为，

S_i＝W_wtgR_wtg+W_agcR_agc+W_avcF_avc+W_lvtF_lvt+W_wppR_wpp

式中，W_wtg为风机信息上传所占权重，R_wtg为风机信息上传合格率，W_agc为风电场AGC系统所占权重，R_agc为风电场AGC系统执行合格率，W_avc为风电场AVC系统所占权重，F_avc为风电场是否安装AVC系统标志，安装为1，未安装为0，W_lvt为低电压穿越能力所占权重，F_lvt为是否具备低电压穿越能力标志，具备为1，不具备为0，W_wpp为功率预测所占权重，R_wpp为功率预测上传合格率；

步骤16，以风电场综合评分进行升序生成降功率风电场队列，以风电场综合评分进行降序生成升功率风电场队列。

如图3所示，所述步骤5的具体分配步骤为：

步骤51，将风电有功功率总调节量作为待分配调节量P_t的初始值；

步骤52，计算降功率队列当前风电场最大可降功率值P_m，计算公式如下：

P_m＝P_r–P_cap*(1-C_p)

式中，P_r为降功率队列当前风电场的实际有功功率、P_cap为风电场装机容量、C_p为最大可控百分比，当P_m<0则不能对当前风电场进行降功率，P_m置为0；

步骤53，将当前风电场最大可降功率值P_m与待分配调节量P_t时进行比较，当P_m<|P_t|时，执行步骤54，当P_m≥|P_t|,执行步骤55；

步骤54，对当前风电场进行降功率分配，更新待分配调节电量Pt，并将当前风电场移动到降功率风电场队列最后，返回步骤52；

步骤55，对当前风电场进行降功率分配，并将P_t更新为0，结束降功率分配过程。

其中，步骤54中对当前风电场进行降功率分配，分配指令值P_c计算公式如下：

P_c＝P_r–P_m

更新待分配调节量P_t，计算公式为：

P_t＝P_t+P_m。

其中，步骤55中对当前风电场进行降功率分配，分配指令值P_c的计算公式如下：

P_c＝P_r+P_t。

如图4所示，所述步骤6的具体分配步骤为：

步骤61，将风电有功功率总调节量作为待分配调节量P_t的初始值；

步骤62，读取升功率队列当前风电场上旋备P_u；

步骤63，将升功率队列当前风电场上旋备P_u与待分配调节量P_t时进行比较，当P_u<P_t时，执行步骤64，当P_u≥P_t,执行步骤65；

步骤64，对当前风电场进行升功率分配，更新待分配调节电量Pt，并将当前风电场移动到升功率风电场队列最后，返回步骤62；

步骤65，对当前风电场进行升功率分配，并将P_t更新为0，结束升功率分配过程。

其中，步骤64中对当前风电场进行升功率分配，分配指令值P_c计算公式如下：

P_c＝P_r+P_u

更新待分配调节量P_t，计算公式为：

P_t＝P_t–P_u。

其中，步骤65中对当前风电场进行升功率分配，分配指令值P_c的计算公式如下：

P_c＝P_r+P_t。

如图5所示，一种风电有功功率控制分配系统，包括初始化模块1、周期判断模块2、升降队列生成更新模块3、调节方向判断模块4、降功率分配模块5和升功率分配模块6；

所述初始化模块1，其用于获取风电有功功率总调节量；

所述周期判断模块2，其用于判断是否达到风电场综合评分的更新周期，当达到更新周期时，调用升降队列生成更新模块3；

所述升降队列生成模块3，其用于读取计算风电场综合评分所需的基础信息，根据基础信息计算每个风电场的综合评分，根据综合评分生成初始的降功率风电场队列和初始的升功率风电场队列或者更新已有的降功率风电场队列和升功率风电场队列；

所述调节方向判断模块4，其用于根据获取风电有功功率总调节量判断风电有功功率的调节方向，当风电有功功率总调节量为负值时，调节方向为降功率，调用降功率分配模块5；当风电有功功率总调节量为正值时，调节方向为升功率，调用升功率分配模块6；

所述降功率分配模块5，其用于根据风电有功功率总调节量对升功率队列的风电场依次进行升功率分配，完成分配的风电场移动到升功率风电场队列的最后，直至升功率队列所有风电场均完成升功率分配；

所述升功率分配模块6，其用于根据风电有功功率总调节量对降功率队列的风电场依次进行降功率分配，完成分配的风电场移动到降功率风电场队列的最后，直至降功率队列所有风电场均完成降功率分配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风电有功功率控制分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，读取计算风电场综合评分所需的基础信息，根据基础信息计算每个风电场的综合评分，根据每个风电场的综合评分生成初始降功率风电场队列和初始升功率风电场队列；

步骤2，获取风电有功功率总调节量；

步骤3，判断是否达到风电场综合评分的更新周期，如果是则重新获取基础信息计算风电场综合评分，根据风电场综合评分更新降功率风电场队列和升功率风电场队列，否则维持当前的风电场综合评分以及升功率队列和降功率队列；

步骤4，根据获取风电有功功率总调节量判断风电有功功率的调节方向，当风电有功功率总调节量为负值时，调节方向为降功率，执行步骤5；当风电有功功率总调节量为正值时，调节方向为升功率，执行步骤6；

步骤5，根据风电有功功率总调节量对降功率队列的风电场依次进行降功率分配，完成分配的风电场移动到降功率风电场队列的最后，直至降功率队列所有风电场均完成降功率分配；

步骤6，根据风电有功功率总调节量对升功率队列的风电场依次进行升功率分配，完成分配的风电场移动到升功率风电场队列的最后，直至升功率队列所有风电场均完成升功率分配；

步骤1中所述基础信息包括风机信息上传所占权重、风电场所有风机信息上传合格时间、风电场AGC系统所占权重，风电场是否安装AGC系统标志、风电场AGC系统指令执行合格次数、风电场AGC系统指令执行总次数，风电场AVC系统所占权重、风电场是否安装AVC系统，低电压穿越能力所占权重、风电场是否具备低电压穿越能力标志，功率预测所占权重、风电场上传功率 预测结果成功次数、风电场应上传功率预测结果次数，

步骤1的具体实现为：

步骤11，读取计算风电场综合评分所需的基础信息；

步骤12，根据风电场所有风机信息上传合格时间和总时间的比例计算风电场风机信息上传合格率，计算公式如下，

式中，R_wtg为风电场风机信息上传合格率,A_i为遥测量正常上传时间，D_j为遥信量正常上传时间，H为日历总时间；

步骤13，根据风电场AGC系统指令执行合格次数C_r和风电场AGC系统指令执行总次数C_T计算风电场AGC系统执行合格率，计算公式如下，

式中，R_agc为风电场AGC系统执行合格率,C_r为指令执行合格次数，C_T为指令执行总次数；

步骤14，根据风电场上传预测结果成功次数S_r与风电场应上传预测结果次数S_T计算风电场功率预测上传合格率，计算公式如下，

式中，R_wpp为风电场功率预测上传合格率,S_r为风电场上传预测结果成功次数，S_T为风电场应上传预测结果次数；

步骤15，计算风电场综合评分，计算公式为，

S_i＝W_wtgR_wtg+W_agcR_agc+W_avcF_avc+W_lvtF_lvt+W_wppR_wpp

式中，W_wtg为风机信息上传所占权重，R_wtg为风机信息上传合格率，W_agc为风电场AGC系统所占权重，R_agc为风电场AGC系统执行合格率，W_avc为风电场AVC系统所占权重，F_avc为风电场是否安装AVC系统标志，安装为1，未安装为0，W_lvt为低电压穿越能力所占权重，F_lvt为是否具备低电压穿越能力标 志，具备为1，不具备为0，W_wpp为功率预测所占权重，R_wpp为功率预测上传合格率；

步骤16，以风电场综合评分进行升序生成降功率风电场队列，以风电场综合评分进行降序生成升功率风电场队列。

2.根据权利要求1所述一种风电有功功率控制分配方法，其特征在于，所述步骤5的具体分配步骤为：

步骤51，将风电有功功率总调节量作为待分配调节量P_t的初始值；

步骤52，计算降功率队列当前风电场最大可降功率值P_m，计算公式如下：

P_m＝P_r–P_cap*(1-C_p)

式中，P_r为降功率队列当前风电场的实际有功功率、P_cap为风电场装机容量、C_p为最大可控百分比，当P_m<0则不能对当前风电场进行降功率，P_m置为0；

步骤53，将当前风电场最大可降功率值P_m与待分配调节量P_t时进行比较，当P_m<|P_t|时，执行步骤54，当P_m≥|P_t|,执行步骤55；

步骤54，对当前风电场进行降功率分配，更新待分配调节电量Pt，并将当前风电场移动到降功率风电场队列最后，返回步骤52；

步骤55，对当前风电场进行降功率分配，并将P_t更新为0，结束降功率分配过程。

3.根据权利要求2所述一种风电有功功率控制分配方法，其特征在于，步骤54中对当前风电场进行降功率分配，分配指令值P_c计算公式如下：

P_c＝P_r–P_m

更新待分配调节量P_t，计算公式为：

P_t＝P_t+P_m。

4.根据权利要求2所述一种风电有功功率控制分配方法，其特征在于， 步骤55中对当前风电场进行降功率分配，分配指令值P_c的计算公式如下：

P_c＝P_r+P_t。

5.根据权利要求1所述一种风电有功功率控制分配方法，其特征在于，所述步骤6的具体分配步骤为：

步骤61，将风电有功功率总调节量作为待分配调节量P_t的初始值；

步骤62，读取升功率队列当前风电场上旋备P_u；

步骤63，将升功率队列当前风电场上旋备P_u与待分配调节量P_t时进行比较，当P_u<P_t时，执行步骤64，当P_u≥P_t,执行步骤65；

步骤64，对当前风电场进行升功率分配，更新待分配调节电量Pt，并将当前风电场移动到升功率风电场队列最后，返回步骤62；

步骤65，对当前风电场进行升功率分配，并将P_t更新为0，结束升功率分配过程。

6.根据权利要求5所述一种风电有功功率控制分配方法，其特征在于，步骤64中对当前风电场进行升功率分配，分配指令值P_c计算公式如下：

P_c＝P_r+P_u

更新待分配调节量P_t，计算公式为：

P_t＝P_t–P_u。

7.根据权利要求5所述一种风电有功功率控制分配方法，其特征在于，步骤65中对当前风电场进行升功率分配，分配指令值P_c的计算公式如下：

P_c＝P_r+P_t。

8.一种风电有功功率控制分配系统，其特征在于，包括初始化模块、周期判断模块、升降队列生成更新模块、调节方向判断模块、降功率分配模块和升功率分配模块；

所述初始化模块，其用于获取风电有功功率总调节量；

所述周期判断模块，其用于判断是否达到风电场综合评分的更新周期， 当达到更新周期时，调用升降队列生成更新模块；

所述升降队列生成更新模块，其用于读取计算风电场综合评分所需的基础信息，根据基础信息计算每个风电场的综合评分，根据综合评分生成初始的降功率风电场队列和初始的升功率风电场队列或者更新已有的降功率风电场队列和升功率风电场队列；

所述调节方向判断模块，其用于根据获取风电有功功率总调节量判断风电有功功率的调节方向，当风电有功功率总调节量为负值时，调节方向为降功率，调用降功率分配模块；当风电有功功率总调节量为正值时，调节方向为升功率，调用升功率分配模块；

所述降功率分配模块，其用于根据风电有功功率总调节量对升功率队列的风电场依次进行升功率分配，完成分配的风电场移动到升功率风电场队列的最后，直至升功率队列所有风电场均完成升功率分配；

所述升功率分配模块，其用于根据风电有功功率总调节量对降功率队列的风电场依次进行降功率分配，完成分配的风电场移动到降功率风电场队列的最后，直至降功率队列所有风电场均完成降功率分配；

所述基础信息包括风机信息上传所占权重、风电场所有风机信息上传合格时间、风电场AGC系统所占权重，风电场是否安装AGC系统标志、风电场AGC系统指令执行合格次数、风电场AGC系统指令执行总次数，风电场AVC系统所占权重、风电场是否安装AVC系统，低电压穿越能力所占权重、风电场是否具备低电压穿越能力标志，功率预测所占权重、风电场上传功率预测结果成功次数、风电场应上传功率预测结果次数，

所述升降队列生成更新模块具体执行如下操作：

步骤11，读取计算风电场综合评分所需的基础信息；

步骤12，根据风电场所有风机信息上传合格时间和总时间的比例计算风电场风机信息上传合格率，计算公式如下，

式中，R_wtg为风电场风机信息上传合格率,A_i为遥测量正常上传时间，D_j为遥信量正常上传时间，H为日历总时间；

步骤13，根据风电场AGC系统指令执行合格次数C_r和风电场AGC系统指令执行总次数C_T计算风电场AGC系统执行合格率，计算公式如下，

式中，R_agc为风电场AGC系统执行合格率,C_r为指令执行合格次数，C_T为指令执行总次数；

步骤14，根据风电场上传预测结果成功次数S_r与风电场应上传预测结果次数S_T计算风电场功率预测上传合格率，计算公式如下，

式中，R_wpp为风电场功率预测上传合格率,S_r为风电场上传预测结果成功次数，S_T为风电场应上传预测结果次数；

步骤15，计算风电场综合评分，计算公式为，

S_i＝W_wtgR_wtg+W_agcR_agc+W_avcF_avc+W_lvtF_lvt+W_wppR_wpp

式中，W_wtg为风机信息上传所占权重，R_wtg为风机信息上传合格率，W_agc为风电场AGC系统所占权重，R_agc为风电场AGC系统执行合格率，W_avc为风电场AVC系统所占权重，F_avc为风电场是否安装AVC系统标志，安装为1，未安装为0，W_lvt为低电压穿越能力所占权重，F_lvt为是否具备低电压穿越能力标志，具备为1，不具备为0，W_wpp为功率预测所占权重，R_wpp为功率预测上传合格率；

步骤16，以风电场综合评分进行升序生成降功率风电场队列，以风电场综合评分进行降序生成升功率风电场队列。