CN104348190A - 风电场群汇集系统的有功功率调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风电场群汇集系统的有功功率调节方法，该风电场群汇集系统包括多个外送断面，外送断面包括多个风电场，该有功功率调节方法包括：步骤a：在第t个指令周期内，获取风电场群汇集系统的基本参数；步骤b：根据基本参数及各外送断面所处的区间计算并调节各风电场在第t+1个指令周期的出力指令值；步骤c：将出力指令值下发至各风电场；步骤d：判断第t个指令周期是否结束，如果是，将t更新为t+1，并返回执行步骤a～步骤d，直至风电场群汇集系统的工作周期结束。通过本发明，能够针对集群风电场接入电网不同断面的实际情况进行计算和调节，从而在控制断面潮流的基础上尽可能多地接纳风电，以实现断面传输容量的最大化利用。

Description

风电场群汇集系统的有功功率调节方法

技术领域

本发明关于电场运行控制技术，具体地，是关于一种风电场群汇集系统的有功功率调节方法。

背景技术

受风资源分布条件的限制，大规模集中式开发是目前风电开发采取的主要形式。由大量风电场构成的风电场群经过不同电压等级的外送通道上送至主网，再输送至负荷中心进行消纳，但由于外送断面输电容量的限制，外送断面下的风电场往往长期限电，弃风现象严重。根据多重嵌套断面约束的特点对风电场进行有功功率调节，不但是提高风电接纳水平的重要措施，也是投入风电的自动发电控制(AGC,AutomaticGeneration Control)必须解决的问题。

含风电场的优化潮流与经济调度是风电有功功率调节的基础，现在常用的风电有功功率调节主要分为以下几种：

1.在传统经济调度模型中加入风电场的建模过程和求解方法；

2.将风电作为一类受控电源，纳入AGC中进行有功控制，建立三层控制模型，考虑了电网调峰、风电场爬坡率等的安全约束；

3.针对处于受限状态的风电场提出实时控制模型和算法，以最大限度地降低弃风电量；

4.计入电网断面和调峰调频约束，计算风电场有功出力安全区并安排发电计划。

然而，已有的各种调节方法仅将风电作为一类电源统一考虑，约束条件通常也仅考虑单一的网络安全约束，忽视了大规模集群风电接入电网不同断面的特点，对含有多重嵌套断面约束的风电有功功率调节方法更未涉及。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种风电场群汇集系统的有功功率调节方法，对风电场通过多重受限断面送出的特点，提出基于断面裕度区间的有功功率调节方法，以实现断面传输容量的最大化利用。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种风电场群汇集系统的有功功率调节方法，该风电场群汇集系统包括多个外送断面，所述外送断面包括多个风电场，该有功功率调节方法包括：步骤a：在第t个指令周期内，获取所述风电场群汇集系统的基本参数；步骤b：根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值；步骤c：将所述出力指令值下发至各所述风电场；步骤d：判断第t个指令周期是否结束，如果是，将t更新为t+1，并返回执行步骤a～步骤d，直至所述风电场群汇集系统的工作周期结束。

在一实施例中，上述的基本参数包括：各所述外送断面的总目标出力值、各所述外送断面的断面极限值、各所述风电场在当前指令周期的实际出力值。

在一实施例中，上述风电场分为投控风电场及未投控风电场，所述的投控风电场投入自动发电控制系统，所述的未投控风电场未投入自动发电控制系统；所述投控风电场的投控总目标出力值为：其中，为所述投入自动发电控制系统的风电场在第t+1个指令周期内的投控总目标出力值，为所有风电场在第t+1个指令周期内的总目标出力值；为第i个风电场在第t个指令周期内的出力指令值，对于未投入自动发电控制系统的风电场，N_w为未投入自动发电控制系统的风电场集合。

在一实施例中，上述的外送断面为多重嵌套断面，从第j层外送断面由下向上，逐层根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值；将第j+1层外送断面的剩余裕度值作为第j+1层外送断面的总目标出力值，所述剩余裕度值等于所述第j+1层外送断面的所述断面极限值减去所述第j层外送断面中各所述风电场的实际出力值之和的差值；其中，j为正整数。

在一实施例中，当所述第j层外送断面中至少一所述风电场停止工作时，所述第j层外送断面中正常工作的所述风电场与所述第j+1层外送断面的所述风电场一并根据所述第j+1层外送断面的断面极限值计算所述第j层外送断面中正常工作的风电场及第j+1层外送断面中的风电场在第t+1个指令周期的出力指令值。

在一实施例中，在根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值之前，所述的有功功率调节方法还包括：判断各所述投控风电场是否具备上调能力，并分为具上调能力风电场及不具备上调能力风电场。

具体地，判断各所述投控风电场是否具备上调能力，包括：判断在所述第t个指令周期中，所述投控风电场的实际出力值与出力指令值的差值的绝对值是否小于一预设阈值，如果是，则所述投控风电场为具备上调能力风电场；否则，所述投控风电场为不具备上调能力风电场。

在一实施例中，上述根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值包括：根据各所述外送断面在第t个指令周期的有功出力值与所述断面极限值判断各所述外送断面所处的区间；根据所述基本参数及所述区间计算所述的出力指令值；其中，所述的有功出力值等于所述外送断面中各个投控风电场的实际出力值之和，所述的区间包括：安全区、预警区及越限区。

在一实施例中，当所述有功出力值小于所述断面极限值的90％时，所述的外送断面处于所述的安全区；当所述有功出力值大于或等于所述断面极限值的90％、小于所述断面极限值的95％时，所述的外送断面处于所述的预警区；当所述有功出力值大于或等于所述断面极限值的95％时，所述的外送断面处于所述的极限区。

在一实施例中，当所述的外送断面处于所述安全区时，通过以下公式计算所述出力指令值：其中，α为出力指令增加系数：为第k个外送断面在第t个指令周期内的所述有功出力值，为第k个外送断面在第t个指令周期内的所述投控总目标出力值，为第i个投控风电场在第t个指令周期内的出力指令值；为第i个投控风电场在第t+1个指令周期内的出力指令值；且所述α满足：其中，为第k个外送断面在第t+1个指令周期内的投控总目标出力值，P_lim为所述的断面极限值，N为所述外送断面中所有风电场的集合。

在一实施例中，当所述的外送断面处于所述预警区时，通过以下公式调节所述出力指令值：对于所述的不具备上调能力风电场，所述不具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：其中，为第i个投控风电场在第t个指令周期内的实际出力值，N_b为所述不具备上调能力风电场的集合；对于所述的具备上调能力风电场，进一步判断所述具备上调能力风电场是否为故意超指标发电，如果是，则故意超指标发电的所述具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：其中，N_c为故意超指标发电的所述具备上调能力风电场的集合；否则，未故意超指标发电的所述具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：其中，第k个外送断面的投控总目标出力值P_lim为所述第k个外送断面的断面极限值，N_s为未故意超指标发电的所述具备上调能力风电场的集合，且N＝N_b∪N_c∪N_s。

具体地，在第t个指令周期中，当所述具备上调能力风电场的实际出力值与出力指令值的差值大于或等于一预设标准值时，所述具备上调能力风电场为故意超指标发电。

在一实施例中，当所述的外送断面处于所述超限区时，进行强制触发计算，调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值，并将t更新为t+1，返回执行步骤a～步骤d，直至所述风电场群汇集系统的整个工作周期结束。

具体地，上述的强制触发计算包括：判断所述投控风电场是否为故意超指标发电，如果是，则故意超指标发电的所述投控风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：式中β为常数，且β∈(0,1)；否则，未故意超指标发电的所述投控风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：其中，第k个外送断面的投控总目标出力值P_lim为所述第k个外送断面的断面极限值。

在一实施例中，上述的有功功率调节方法还包括：如果各个所述外送断面并未处于所述的越限区，则返回继续判断所述第t个指令周期是否结束。

本发明的有益效果在于，针对集群风电场接入电网不同断面的实际情况，提出了嵌套断面约束下风电场群的有功功率调节方法，其中既考虑了多重嵌套断面间的协调，也加入了断面越限时出力指令强制触发计算，从而在控制断面潮流的基础上尽可能多地接纳风电，以实现断面传输容量的最大化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的风电场群汇集系统的有功功率调节方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的风电场群汇集系统的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的外送断面所处区间的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种风电场群汇集系统的有功功率调节方法。以下结合附图对本发明进行详细说明。

本发明实施例中所涉及的风电场群汇集系统包括多个外送断面，每一外送断面包括有多个风电场，如图1所示，应用于该风电场群汇集系统的有功功率调节方法包括：

步骤101：在第t个指令周期内，获取风电场群汇集系统的基本参数；

步骤102：根据基本参数及各外送断面所处的区间计算并调节各风电场在第t+1个指令周期的出力指令值；

步骤103：将出力指令值下发至各风电场；

步骤104：判断第t个指令周期是否结束，如果是，将t更新为t+1，并返回执行步骤101～步骤104，直至风电场群汇集系统的工作周期结束。

通过上述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，能够针对集群风电场接入电网不同断面的实际情况进行计算和调节，从而在控制断面潮流的基础上尽可能多地接纳风电，以实现断面传输容量的最大化利用。

以下对本发明实施例的风电场群汇集系统的有功功率调节方法中各步骤的具体内容做详细的描述。

上述步骤101：在第t个指令周期内，获取风电场群汇集系统的基本参数。在风电场群汇集系统的实际的运行过程中，在风电场群汇集系统中常用的基本参数有：各个外送断面的总目标出力值、各个外送断面的断面极限值、各个风电场在当前指令周期(在本发明实施例中，即第t个指令周期内)的实际出力值。实际的运行过程中，是将风电场群汇集系统的在整个工作周期分成多个指令周期进行指令的计算和下发，这样可实现实时地监控和调节该风电场群汇集系统的有功功率。

在获取了风电场群汇集系统在第t个指令周期内的基本参数后，可执行上述步骤102：根据基本参数及各外送断面所处的区间计算并调节各风电场在第t+1个指令周期的出力指令值。

在风电自动发电控制(AGC)系统建设的过渡时期，可能存在部分风电场未接入AGC子站的情况，对于未投AGC的风电场即为未投控风电场，仍采用传统的固定指标方式进行有功控制，即在各个指令周期中，对未投控风电场的出力指令值保持不变。而对于已投入AGC的风电场即为投控风电场，对于投控风电场，可通过下述公式(1)计算该投控风电场的投控总目标出力值：

$P_{t+1}^{{\mathrm{obj}}^{\′}}=P_{t+1}^{\mathrm{obj}}-\underset{i\∈N_w}{\mathrm{\Σ}}{P}_{i,t}^{\mathrm{rea}}---\left(1\right),$

其中，为投入自动发电控制系统的风电场在第t+1个指令周期内的投控总目标出力值，为所有风电场在第t+1个指令周期内的总目标出力值；为第i个风电场在第t个指令周期内的出力指令值，对于未投入自动发电控制系统的风电场，N_w为未投入自动发电控制系统的风电场集合；i、t均为正整数。

上述的计算过程中，将投入AGC的风电场和未投入AGC的风电场分开进行计算，实际上是在断面有裕度时将断面裕度分配给投入AGC的风电场，这样，一方面可以提高风电的消纳水平，另一方面也有利于促进其他风电场建设AGC子站系统的积极性。

对于本发明实施例的风电场群汇集系统，其功率外送往往是由多级断面分层送出，在每层外送断面中又分别接入许多不同的风电场，从而构成多重嵌套断面。当风电通过上述的多重嵌套断面送出时，必须保证各层外送断面裕度都能够得到充分利用，同时还要兼顾不同外送断面下各风电场间指标分配的公平性。此时采用的有功功率调节的方案主要是：由第j层外送断面起，逐层计算出力指令，每完成一层外送断面下风电场的出力指令计算后，将第j+1层外送断面的剩余裕度值作为总目标出力值再分配给第j+1层外送断面的所有风电场，依此类推，直至完成所有风电场的出力指令值的计算。其中，剩余裕度值等于第j+1层外送断面的断面极限值减去第j层外送断面中各风电场的实际出力值之和的差值，j为正整数。

并且，为了适应不同运行方式的需要，各外送断面应能够灵活的设置或取消，某一层或多层外送断面取消后，取消的外送断面内的所有风电场将与上层风电场具有同等的优先级别进行出力分配。例如在图2所示的风电场系统中，风电场B由于检修工作全场停电，此时风场A和C的总装机容量将小于外送断面1的极限值，因此风电场A、C、D和E将共同依据外送断面2的极限进行控制。

在风电场群汇集系统的实际运行过程中，根据风电外送断面的裕度情况，外送断面可分别处于三个不同的区间，如图3所示。并且，需要根据该外送断面所处的区间的情况，采用相应的调节方法来计算和调节各风电场在第t+1个指令周期的出力指令值。

具体地，当某一外送断面的实际有功出力值小于该外送断面的断面限值的90％时，该外送断面处于安全区。其中，外送断面的有功出力值等于该外送断面中各个投控风电场的实际出力值之和。此时，通过公式(2)计算出力指令值：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}=\mathrm{\α}{P}_{i,t}^{\mathrm{ref}}---\left(2\right),$

其中，α为出力指令增加系数：为第k个外送断面在第t个指令周期内的有功出力值，为第k个外送断面在第t个指令周期内的投控总目标出力值，为第i个投控风电场在第t个指令周期内的出力指令值；为第i个投控风电场在第t+1个指令周期内的出力指令值；k为正整数。

并且，上述的α还需满足：

其中，为第k个外送断面在第t+1个指令周期内的投控总目标出力值，P_lim为断面极限值，N为外送断面中所有风电场的集合。

当某一外送断面的实际有功出力值大于或等于该外送断面的断面极限值的90％、且小于该断面极限值的95％时，该外送断面处于预警区。此时，通过以下各公式调节各风电场的出力指令值：

当外送断面处于预警区时，需要根据风电场是否具备上调能力来对其在第t+1个指令周期内的出力指令值分别进行计算和调节。判断风电场是否具备上调能力的过程具体是：

判断在第t个指令周期中，投控风电场的实际出力值与出力指令值的差值的绝对值是否小于一预设阈值，即：式中，P_ε为预设阈值。一般情况下，该预设阈值可设置在3MW～5MW的范围内，实际运行中，可根据具体的风电场群汇集系统的需要设置不同的预设阈值，本发明并不以此为限。

如果风电场的实际出力值与出力指令值的差值的绝对值小于该预设阈值，则该投控风电场为具备上调能力风电场；否则，该投控风电场为不具备上调能力风电场。

对于不具备上调能力风电场，其在第t+1个指令周期的出力指令值为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}=P_{i,t}^{\mathrm{rea}},i\∈N_b,$

其中，为第i个投控风电场在第t个指令周期内的实际出力值，N_b为不具备上调能力风电场的集合；

对于具备上调能力风电场，需进一步判断该具备上调能力风电场是否为故意超指标发电，如果是，则将故意超指标发电的具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的出力指令值维持不变，即为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}=P_{i,t}^{\mathrm{rea}},i\∈N_c,$

其中，N_c为故意超指标发电的具备上调能力风电场的集合；

而未故意超指标发电的具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的出力指令值则根据下述公式(3)进行计算和调节：

$P_{j,t+1}^{\mathrm{ref}}=(P_{k,t+1}^{\mathrm{obj}}-\underset{i\∈N_b\∪N_c}{\mathrm{\Σ}}{P}_{i,t+1}^{\mathrm{ref}})\×\frac{P_{j,t}^{\mathrm{rea}}}{\underset{j\∈N_s}{\mathrm{\Σ}}{P}_{j,t}^{\mathrm{rea}}},j\∈N_s---\left(3\right),$

其中，第k个外送断面的投控总目标出力值P_lim为第k个外送断面的断面极限值，N_s为未故意超指标发电的具备上调能力风电场的集合，且N＝N_b∪N_c∪N_s。

在本发明实施例中，是判断在第t个指令周期中，该具备上调能力风电场的实际出力值与出力指令值的差值是否大于或等于一预设标准值来判断该具备上调能力风电场是否为故意超指标发电。一般情况下，该预设标准值可设置在2MW～3MW的范围内，实际运行中，可根据具体的风电场群汇集系统的调节精度不同设置不同的预设标准值，如某一风电场群汇集系统的要求的调节精度较大，则可将该预设标准值在该范围内设置的相对小一些。同时，该预设标准值的范围也可根据实际需要进行调整，本发明并不以此为限。

对于外送断面处于安全区或预警区时，在经过上述步骤102：根据不同外送断面的不同情况计算和调节了各风电场在第t+1个指令周期的出力指令值之后，即可执行上述步骤103：将出力指令值下发至各风电场。然后执行步骤104：判断第t个指令周期是否结束，如果是，将t更新为t+1，并返回执行上述的步骤101～步骤104，直至风电场群汇集系统的工作周期结束。

当某一外送断面的实际有功出力值大于断面极限值的95％时，该外送断面处于越限区。此时则进行强制触发计算，从而调节各风电场在第t+1个指令周期的出力指令值。

在本发明实施例中，上述的强制调节计算，主要是考虑到由于风速的波动性，未投入AGC的风电场突然来风时，其实际出力在短时间内可能超过固定指标，而投入AGC的风电场在一个指令周期内出力指令维持不变，因此外送断面可能在指令周期内出现越限的情况。

为了避免出现外送断面越限的情况，采取的具体的强制触发计算过程是：在一个指令周期内，实时监测各级风电外送断面的潮流，当出现断面越限时，立即对断面下的风电场重新计算出力指令值并再次下发，从而确保外送断面潮流在较短时间内恢复到限值之内。并且，为了避免上述的强制触发计算在一个指令周期内多次频繁触发，可以设置一个时间阈值t′，在自动触发后的t′时间内不再进行第二次触发。

在对风电场群汇集系统进行调试的过程中发现，当需要风电场迅速下调出力缓解断面越限时，有些响应速率较慢的风电场出力短时内无法下调，因此可能出现调节速率快的风电场指令很低而调节速率慢的风电场维持较高指令(多发电)的情况。

为避免上述情况的发生，当外送断面越限需要紧急下调风电场的出力值时，以实际出力值和下发的出力指令值的差值对所有风电场进行排序，判断该投控风电场是否为故意超指标发电，如果是，则故意超指标发电的投控风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}={\mathrm{\βP}}_{i,t}^{\mathrm{ref}},$

式中β为常数，且β∈(0,1)，可根据该投控风电场所处的外送断面超限的幅度调节该β的取值，如超限较大，则可将β的值设置的相对较小，以增加出力指令值的调节幅度；

否则，未故意超指标发电的投控风电场在第t+1个指令周期的出力指令值根据下述公式(4)进行调节：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}=P_{t+1}^{\mathrm{obj}}\×\frac{P_{i,t}^{\mathrm{rea}}}{\underset{i\∈N}{\mathrm{\Σ}}{P}_{i,t}^{\mathrm{rea}}},i\∈N---\left(4\right),$

其中，第k个外送断面的投控总目标出力值P_lim为第k个外送断面的断面极限值。

并且，当经过强制触发计算调节新的出力指令值后，将新的出力指令下发至各风电场，并将t更新为t+1，返回执行上述步骤101～步骤104，直至所述风电场群汇集系统的整个工作周期结束。

通过本发明实施例的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，针对大规模集群风电场接入电网不同外送断面的实际情况，提出了嵌套断面约束下风电场群的有功功率调节方法，其中既考虑了多重嵌套断面间的协调，也加入了外送断面越限时出力指令强制触发计算，从而在控制外送断面潮流的基础上尽可能多地接纳风电，以实现外送断面传输容量的最大化利用。

以下结合一具体实例，对本发明实施例的风电场群汇集系统的有功功率调节方法做进一步具体的说明。

以如图2所示的5风电场汇集系统为例，各风电场的装机容量、AGC投入情况等基本信息如表一所示：

表一

其中，风电场A、B、C通过外送断面1送出，其断面极限为240MW，外送断面1与风电场D、E再通过上一级外送断面2送出，外送断面2的极限为400MW。在此实施例中，忽略网损、厂用电等因素，认为断面潮流即等于断面下各风电场出力之和。

在第t个指令周期内各风电场的有功出力值同样列于表一(t周期末出力)，此时风电场A、B、C的总出力为180MW，因此外送断面1在当前时刻处于安全区。由于风电场A未投AGC，其出力始终维持固定发电指标20MW。

首先，可求出外送断面1下三个风电场的总目标出力为：

$P_{t+\mathrm{1,1}}^{\mathrm{obj}}=0.95\×P_{\lim ,1}=0.95\×240=228\mathrm{MW},$

考虑到风电场B、C均有上调能力，通过求解如下方程：

α(100+60)＝228-20，

可得α＝1.3。因此，t+1个指令周期内风电场B和C的出力指令分别为：

$P_{B,t+1}^{\mathrm{ref}}=\mathrm{\α}\×P_{B,t}^{\mathrm{ref}}=1.3\×100=130\mathrm{MW},P_{C,t+1}^{\mathrm{ref}}=\mathrm{\α}\×P_{C,t}^{\mathrm{ref}}=1.3\×60=78\mathrm{MW},$

对于外送断面2，此时若风电场D、E维持当前出力不变，外送断面2的潮流将达到228+50+100＝378 MW，因此外送断面2已处于预警区。风电场D和E虽然都具有上调能力，但风电场D超指标发电5MW，作为惩罚，其在t+1周期内将维持指令值45MW不变。相应地，风电场E在第t+1个指令周期的出力指令为：

$\begin{array}{c}{P}_{E,t+1}^{\mathrm{ref}}=P_{t+\mathrm{1,2}}^{\mathrm{obj}}-P_{t+\mathrm{1,1}}^{\mathrm{obj}}-P_{D,t+1}^{\mathrm{ref}}\\ =0.95\×400-228-45=107_{\mathrm{MW},}\end{array}$

这样就计算得到了所有风电场的出力指令，该指令将在第t+1个指令周期的初始时刻下发。

在第t+1个指令周期内，风电场B、C的有功出力值随出力指令值上涨，分别达到125MW和75MW。此时，若风电场A突然来风导致其有功出力超指标10MW，外送断面1的有功潮流将达到230MW，已处于越限区。将立即在该指令周期内启动强制触发计算，重新调节外送断面1下各风电场的指令并下发。

风电场B的出力指令变为

$\begin{array}{c}{P}_{B,t+1}^{\mathrm{re}{f}^{\′}}=(P_{t+\mathrm{1,1}}^{\mathrm{ob}{j}^{\′}}-P_{A,t+1}^{\mathrm{rea}})\×\frac{P_{B,t+1}^{\mathrm{rea}}}{P_{B,t+1}^{\mathrm{rea}}+P_{C,t+1}^{\mathrm{rea}}}\\ =(0.9\×240-30)\×\frac{125}{125+75}=116.25\mathrm{MW}\end{array}$

同理，风电场C的出力指令为69.75MW。

这样，通过外送断面越限后的强制触发计算，可以迅速地将断面潮流拉回到限值以内，确保电网安全运行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述的风电场群汇集系统包括多个外送断面，所述外送断面包括多个风电场，所述的有功功率调节方法包括：

步骤a：在第t个指令周期内，获取所述风电场群汇集系统的基本参数；

步骤b：根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值；

步骤c：将所述出力指令值下发至各所述风电场；

步骤d：判断第t个指令周期是否结束，如果是，将t更新为t+1，并返回执行步骤a～步骤d，直至所述风电场群汇集系统的工作周期结束。

2.根据权利要求1所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述的基本参数包括：

各所述外送断面的总目标出力值、各所述外送断面的断面极限值、各所述风电场在当前指令周期的实际出力值。

3.根据权利要求2所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述风电场分为投控风电场及未投控风电场，所述的投控风电场投入自动发电控制系统，所述的未投控风电场未投入自动发电控制系统；

所述投控风电场的投控总目标出力值为：

$P_{t+1}^{{\mathrm{obj}}^{\′}}=P_{t+1}^{\mathrm{obj}}-\underset{i\∈N_w}{\mathrm{\Σ}}{P}_{i,t}^{\mathrm{rea}},$

其中，为所述投入自动发电控制系统的风电场在第t+1个指令周期内的投控总目标出力值，为所有风电场在第t+1个指令周期内的总目标出力值；为第i个风电场在第t个指令周期内的出力指令值，对于未投入自动发电控制系统的风电场，N_w为未投入自动发电控制系统的风电场集合。

4.根据权利要求3所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述外送断面为多重嵌套断面，从第j层外送断面由下向上，逐层根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值；

将第j+1层外送断面的剩余裕度值作为第j+1层外送断面的总目标出力值，所述剩余裕度值等于所述第j+1层外送断面的所述断面极限值减去所述第j层外送断面中各所述风电场的实际出力值之和的差值；

其中，j为正整数。

5.根据权利要求4所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当所述第j层外送断面中至少一所述风电场停止工作时，所述第j层外送断面中正常工作的所述风电场与所述第j+1层外送断面的所述风电场一并根据所述第j+1层外送断面的断面极限值计算所述第j层外送断面中正常工作的风电场及第j+1层外送断面中的风电场在第t+1个指令周期的出力指令值。

6.根据权利要求5所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，在根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值之前，所述的有功功率调节方法还包括：

判断各所述投控风电场是否具备上调能力，并分为具上调能力风电场及不具备上调能力风电场。

7.根据权利要求6所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，判断各所述投控风电场是否具备上调能力，包括：

判断在所述第t个指令周期中，所述投控风电场的实际出力值与出力指令值的差值的绝对值是否小于一预设阈值，如果是，则所述投控风电场为具备上调能力风电场；否则，所述投控风电场为不具备上调能力风电场。

8.根据权利要求6所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值包括：

根据各所述外送断面在第t个指令周期的有功出力值与所述断面极限值判断各所述外送断面所处的区间；

根据所述基本参数及所述区间计算所述的出力指令值；

其中，所述的有功出力值等于所述外送断面中各个投控风电场的实际出力值之和，所述的区间包括：安全区、预警区及越限区。

9.根据权利要求8所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当所述有功出力值小于所述断面极限值的90％时，所述的外送断面处于所述的安全区；

当所述有功出力值大于或等于所述断面极限值的90％、小于所述断面极限值的95％时，所述的外送断面处于所述的预警区；

当所述有功出力值大于或等于所述断面极限值的95％时，所述的外送断面处于所述的极限区。

10.根据权利要求9所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当所述的外送断面处于所述安全区时，通过以下公式计算所述出力指令值：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}=\mathrm{\α}{P}_{i,t}^{\mathrm{ref}},$

其中，α为出力指令增加系数：为第k个外送断面在第t个指令周期内的所述有功出力值，为第k个外送断面在第t个指令周期内的所述投控总目标出力值，为第i个投控风电场在第t个指令周期内的出力指令值；为第i个投控风电场在第t+1个指令周期内的出力指令值；

且所述α满足： $\underset{i\∈N}{\mathrm{\Σ}}{P}_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}\≤P_{t+1}^{\mathrm{obj}},$

其中，为第k个外送断面在第t+1个指令周期内的投控总目标出力值，P_lim为所述的断面极限值，N为所述外送断面中所有风电场的集合。

11.根据权利要求10所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当所述的外送断面处于所述预警区时，通过以下公式调节所述出力指令值：

对于所述的不具备上调能力风电场，所述不具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}=P_{i,t}^{\mathrm{rea}},i\∈N_b,$

其中，为第i个投控风电场在第t个指令周期内的实际出力值，N_b为所述不具备上调能力风电场的集合；

对于所述的具备上调能力风电场，进一步判断所述具备上调能力风电场是否为故意超指标发电，如果是，则故意超指标发电的所述具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}=P_{i,t}^{\mathrm{ref}},i\∈N_c,$

其中，N_c为故意超指标发电的所述具备上调能力风电场的集合；

否则，未故意超指标发电的所述具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：

$P_{j,t+1}^{\mathrm{ref}}=(P_{k,t+1}^{\mathrm{obj}}-\underset{i\∈N_b\∪N_c}{\mathrm{\Σ}}{P}_{i,t+1}^{\mathrm{ref}})\×\frac{P_{j,t}^{\mathrm{rea}}}{\underset{j\∈N_s}{\mathrm{\Σ}}{P}_{j,t}^{\mathrm{rea}}},j\∈N_s,$

其中，第k个外送断面的投控总目标出力值P_lim为所述第k个外送断面的断面极限值，N_s为未故意超指标发电的所述具备上调能力风电场的集合，且N＝N_b∪N_c∪N_s。

12.根据权利要求11所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，在第t个指令周期中，当所述具备上调能力风电场的实际出力值与出力指令值的差值大于或等于一预设标准值时，所述具备上调能力风电场为故意超指标发电。

13.根据权利要求11所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当所述的外送断面处于所述超限区时，进行强制触发计算，调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值，并将t更新为t+1，返回执行步骤a～步骤d，直至所述风电场群汇集系统的整个工作周期结束。

14.根据权利要求13所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述的强制触发计算包括：

判断所述投控风电场是否为故意超指标发电，如果是，则故意超指标发电的所述投控风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}=\mathrm{\β}{P}_{i,t}^{\mathrm{ref}},$

式中β为常数，且β∈(0,1)；

否则，未故意超指标发电的所述投控风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{ref}}=P_{t+1}^{\mathrm{obj}}\×\frac{P_{i,t}^{\mathrm{rea}}}{\underset{i\∈N}{\mathrm{\Σ}}{P}_{i,t}^{\mathrm{rea}}},i\∈N,$

其中，第k个外送断面的投控总目标出力值P_lim为所述第k个外送断面的断面极限值。

15.根据权利要求14所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述的有功功率调节方法还包括：

如果各个所述外送断面并未处于所述的越限区，则返回继续判断所述第t个指令周期是否结束。