CN105162176A - 一种风电场输出功率控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风电场输出功率控制系统，风机控制器与风电场控制执行器进行信息交互，风电场控制执行器与风电集群控制主设备连接，风电调度中心设备与风电集群控制主设备连接，风机控制器上还连接有储能补偿器。本发明通过设置风电集群控制主设备，能够实现风电集群内风电场、分散机组的统一调度与监控，并且在充分利用电网接纳风电能力的同时提高集群运行的经济性，解决目前风电分散控制导致的资源浪费、协调困难等问题，采用储能补偿器，并将超级电容器组连接电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，能够高效、快速实时的对风电场的输出功率进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及风电场控制技术领域，具体为一种风电场输出功率控制系统，属于风力发电技术领域。
背景技术
风是一种具备绿色、清洁等特点的可再生能源，将在世界范围内得到更广泛的利用。风电场是人类发明的一种工具。风电场利用风能并结合一系列发电机器从而发到用风发电的目的。在大规模风力发电时，风电的不确定性和间歇性产生的风电波动功率给电网带来的冲击增大，给电能质量、稳定性和发电控制等方面带来很大的挑战。风速随机波动性导致风功率无法实现精确预测，风电有功波动功率是风电输出有功功率预测值与实际风电功率值的误差，这部分合理误差值呈现较大范围的波动，给电力系统规划和运行带来挑战。为了最大程度获取自然风能，风力发电通常采用最大功率捕获风能的运行模式。因此，在接入电网的过程中，由于风速的无规则波动性，电力系统必须及时消纳风电产生的波动功率，即对风电场的输出功率进行有效的调节。
而目前的风电场输出功率控制系统虽然结构比较简单，但是其控制效果有限，输出功率的控制反应较慢，储能效果不理想，影响风力发电设备的性能，因此，如何提高一种高性能的风电场输出功率的控制系统，是人们一直研究的问题。
基于以上技术问题，本发明提供了一种风电场输出功率控制系统，通过设置风电集群控制主设备，能够实现风电集群内风电场、分散机组的统一调度与监控，并且在充分利用电网接纳风电能力的同时提高集群运行的经济性，解决目前风电分散控制导致的资源浪费、协调困难等问题，采用储能补偿器，并将超级电容器组连接电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，能够高效、快速实时的对风电场的输出功率进行控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构和使用简单、合理，成本低，工艺简单，性能稳定的一种风电场输出功率控制系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种风电场输出功率控制系统，其包括多台风机控制器、风电场控制执行器、风电集群控制主设备、风电调度中心设备和储能补偿器，其特征在于，其中，所述的风机控制器与所述风电场控制执行器进行信息交互，所述风电场控制执行器与所述风电集群控制主设备连接，所述风电调度中心设备与所述风电集群控制主设备连接，所述风机控制器上还连接有所述储能补偿器。
进一步，作为优选，所述风电集群控制主设备包括风电信息采集器、风电集群有功调度器和风电集群无功调度器，其中，所述风电信息采集器负责实现将集群所辖区域内风电场和分散风电机组运行数据进行收集与上传给所述风电场控制执行器，并将综合指令和文件下发与传输给所述风电集群有功调度器和风电集群无功调度器，同时，以风电集群作为一个整体的形态发送给风电调度中心设备，为智能调度提供基础信息；所述风电集群有功调度器包括集群预调度模块和集群实时调度模块，所述集群预调度模块根据风电调度中心设备发送的预备调度计划曲线，按照对应时间点获取控制指令，对控制指令进行跟踪与预调度；所述集群实时调度模块负责将所述风电调度中心设备下发的控制指令，按照实际控制周期对控制指令进行跟踪与实时调度；所述储能补偿器包括LC滤波器、超级电容器组、双向DC-DC变换器、电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，其中，所述LC滤波器连接设置在所述超级电容器组的两端，所述超级电容器组连接有所述双向DC-DC变换器，所述超级电容器组行还连接有所述电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，其中，所述电流环控制器采用比例积分控制策略，所述均压环控制器采用双闭环解耦控制策略，所述电压调节环控制器负责对超级电容组的电压进行调节，且在所述超级电容组处于储能状态时，当超级电容组的最大电压大于设定的最大参考电压时，所述电压调节器负饱和，输出最小值，并对所述风电场控制执行器进行信息反馈，当超级电容组的电压小于设定的最大参考电压时，所述电压调节器正饱和，输出最大值并相应的对所述风电场控制执行器进行信息反馈，在所述超级电容组处于释能状态时，当超级电容组的电压小于设定的最小参考电压时，电压调节器正饱和，输出最大值并相应的对所述风电场控制执行器进行信息反馈，当超级电容的最小电压大于最小参考电压时所述电压调节器负饱和，输出最小值并相应的对所述风电场控制执行器进行信息反馈。
进一步，作为优选，本发明还包括能量存储设备，所述能量存储设备为一个或者多个电池。
进一步，作为优选，本发明还包括风力测量设备和风速测量设备，所述风力测量设备和风速测量设备均与所述风机控制器通信连接。
进一步，作为优选，本发明还包括风机无功补偿设备和风机有功补偿设备，所述风机无功补偿设备和风机有功补偿设备均与所述风电场控制执行器连接。
进一步，作为优选，风机有功补偿设备采用多目标多约束法模型进行有功补偿，该多目标多约束法模型的目标为风机有功输出出力最大且联络线损耗最小，约束集合为避免风电机组频繁启停。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种风电场输出功率控制系统，通过设置风电集群控制主设备，能够实现风电集群内风电场、分散机组的统一调度与监控，并且在充分利用电网接纳风电能力的同时提高集群运行的经济性，解决目前风电分散控制导致的资源浪费、协调困难等问题，采用储能补偿器，并将超级电容器组连接电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，能够高效、快速实时的对风电场的输出功率进行控制。
附图说明
图1是本发明的一种风电场输出功率控制系统的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种风电场输出功率控制系统，其包括多台风机控制器、风电场控制执行器、风电集群控制主设备、风电调度中心设备和储能补偿器，其特征在于，其中，所述的风机控制器与所述风电场控制执行器进行信息交互，所述风电场控制执行器与所述风电集群控制主设备连接，所述风电调度中心设备与所述风电集群控制主设备连接，所述风机控制器上还连接有所述储能补偿器。
在本实施例中，所述风电集群控制主设备包括风电信息采集器、风电集群有功调度器和风电集群无功调度器，其中，所述风电信息采集器负责实现将集群所辖区域内风电场和分散风电机组运行数据进行收集与上传给所述风电场控制执行器，并将综合指令和文件下发与传输给所述风电集群有功调度器和风电集群无功调度器，同时，以风电集群作为一个整体的形态发送给风电调度中心设备，为智能调度提供基础信息；所述风电集群有功调度器包括集群预调度模块和集群实时调度模块，所述集群预调度模块根据风电调度中心设备发送的预备调度计划曲线，按照对应时间点获取控制指令，对控制指令进行跟踪与预调度；所述集群实时调度模块负责将所述风电调度中心设备下发的控制指令，按照实际控制周期对控制指令进行跟踪与实时调度；所述储能补偿器包括LC滤波器、超级电容器组、双向DC-DC变换器、电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，其中，所述LC滤波器连接设置在所述超级电容器组的两端，所述超级电容器组连接有所述双向DC-DC变换器，所述超级电容器组行还连接有所述电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，其中，所述电流环控制器采用比例积分控制策略，所述均压环控制器采用双闭环解耦控制策略，所述电压调节环控制器负责对超级电容组的电压进行调节，且在所述超级电容组处于储能状态时，当超级电容组的最大电压大于设定的最大参考电压时，所述电压调节器负饱和，输出最小值，并对所述风电场控制执行器进行信息反馈，当超级电容组的电压小于设定的最大参考电压时，所述电压调节器正饱和，输出最大值并相应的对所述风电场控制执行器进行信息反馈，在所述超级电容组处于释能状态时，当超级电容组的电压小于设定的最小参考电压时，电压调节器正饱和，输出最大值并相应的对所述风电场控制执行器进行信息反馈，当超级电容的最小电压大于最小参考电压时所述电压调节器负饱和，输出最小值并相应的对所述风电场控制执行器进行信息反馈。
此外，为了提高储能效果，本发明还包括能量存储设备，所述能量存储设备为一个或者多个电池。本发明还包括风力测量设备和风速测量设备，所述风力测量设备和风速测量设备均与所述风机控制器通信连接。发明还包括风机无功补偿设备和风机有功补偿设备，所述风机无功补偿设备和风机有功补偿设备均与所述风电场控制执行器连接。风机有功补偿设备采用多目标多约束法模型进行有功补偿，该多目标多约束法模型的目标为风机有功输出出力最大且联络线损耗最小，约束集合为避免风电机组频繁启停。
本发明通过设置风电集群控制主设备，能够实现风电集群内风电场、分散机组的统一调度与监控，并且在充分利用电网接纳风电能力的同时提高集群运行的经济性，解决目前风电分散控制导致的资源浪费、协调困难等问题，采用储能补偿器，并将超级电容器组连接电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，能够高效、快速实时的对风电场的输出功率进行控制。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种风电场输出功率控制系统，其包括多台风机控制器、风电场控制执行器、风电集群控制主设备、风电调度中心设备和储能补偿器，其特征在于，其中，所述的风机控制器与所述风电场控制执行器进行信息交互，所述风电场控制执行器与所述风电集群控制主设备连接，所述风电调度中心设备与所述风电集群控制主设备连接，所述风机控制器上还连接有所述储能补偿器。
2.根据权利要求1所述的一种风电场输出功率控制系统，其特征在于，所述风电集群控制主设备包括风电信息采集器、风电集群有功调度器和风电集群无功调度器，其中，所述风电信息采集器负责实现将集群所辖区域内风电场和分散风电机组运行数据进行收集与上传给所述风电场控制执行器，并将综合指令和文件下发与传输给所述风电集群有功调度器和风电集群无功调度器，同时，以风电集群作为一个整体的形态发送给风电调度中心设备，为智能调度提供基础信息；所述风电集群有功调度器包括集群预调度模块和集群实时调度模块，所述集群预调度模块根据风电调度中心设备发送的预备调度计划曲线，按照对应时间点获取控制指令，对控制指令进行跟踪与预调度；所述集群实时调度模块负责将所述风电调度中心设备下发的控制指令，按照实际控制周期对控制指令进行跟踪与实时调度；所述储能补偿器包括LC滤波器、超级电容器组、双向DC-DC变换器、电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，其中，所述LC滤波器连接设置在所述超级电容器组的两端，所述超级电容器组连接有所述双向DC-DC变换器，所述超级电容器组还连接有所述电压调节环控制器、均压环控制器和电流环控制器，其中，所述电流环控制器采用比例积分控制策略，所述均压环控制器采用双闭环解耦控制策略，所述电压调节环控制器负责对超级电容组的电压进行调节，且在所述超级电容组处于储能状态时，当超级电容组的最大电压大于设定的最大参考电压时，所述电压调节器负饱和，输出最小值，并对所述风电场控制执行器进行信息反馈，当超级电容组的电压小于设定的最大参考电压时，所述电压调节器正饱和，输出最大值并相应的对所述风电场控制执行器进行信息反馈，在所述超级电容组处于释能状态时，当超级电容组的电压小于设定的最小参考电压时，电压调节器正饱和，输出最大值并相应的对所述风电场控制执行器进行信息反馈，当超级电容的最小电压大于最小参考电压时所述电压调节器负饱和，输出最小值并相应的对所述风电场控制执行器进行信息反馈。
3.根据权利要求1所述的一种风电场输出功率控制系统，其特征在于，还包括能量存储设备，所述能量存储设备为一个或者多个电池。
4.根据权利要求1所述的一种风电场输出功率控制系统，其特征在于，还包括风力测量设备和风速测量设备，所述风力测量设备和风速测量设备均与所述风机控制器通信连接。
5.根据权利要求1所述的一种风电场输出功率控制系统，其特征在于，还包括风机无功补偿设备和风机有功补偿设备，所述风机无功补偿设备和风机有功补偿设备均与所述风电场控制执行器连接。
6.根据权利要求5所述的一种风电场输出功率控制系统，其特征在于，风机有功补偿设备采用多目标多约束法模型进行有功补偿，该多目标多约束法模型的目标为风机有功输出出力最大且联络线损耗最小，约束集合为避免风电机组频繁启停。
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