CN108155675B - 基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，包括以下步骤：1）设置风电场群总功率限值；2）按各风电场功率预测值比例进行预分配；3）保证风电场预分配值不超过其可运行满发值，并定义第一类风电场；4）保证风电场预分配值不低于其最低出力值，并定义第二类风电场；5）定义第三类风电场，若该类风电场都低于其最低出力值，则关闭所有风电场中功率预测值最小的，重新执行步骤2）。本发明在限电情况下分配各风电场出力指标时，充分考虑了各风电场的经济效益，同时确保风电场群总出力值更接近总计划值，避免出现无法实现的功率分配而影响风电场群总的有功输出。
Description
技术领域
本发明属于绿色能源发电技术领域，具体涉及一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法。
背景技术
近年来，国内风力发电产业迅猛发展，风电装机容量占比逐步扩大。东部地区经济较发达，用电量大，风力发电能够被就地消纳，但三北地区风资源丰富，用电量却相对较少，且电力外送困难，因此存在风电无法被完全消纳的情况，电力调度部门经常要求部分风电场限功率运行。
地区风电场群通常所属多个风力发电企业，调度分配的风场出力指标直接影响了风力发电企业的经济效益，且限值过低时，风电场的运行成本占比也将提高，调度的公平性和合理性是需要考虑的重要原则。
与此同时，风电场的实时发电量受当地风速、风向、风力发电机自身运行状态等多种因素的影响，调度下达的出力指标在单个风电场是否能完成，直接影响到整个风电场群的总出力值，严重的将影响当地电网的运行安全。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，在限电情况下分配各风电场出力指标时，充分考虑了各风电场的经济效益，同时确保风电场群总出力值更接近总计划值。
为了达到上述目的，本发明提出一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，包括以下步骤：
1.一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用功率优化调度平台设置风电场群总功率限值；
2)功率优化调度平台根据参与功率调节的各风电场的功率预测值的数值比例将风电场群总功率限值在参与调节的风电场中进行预分配；
3)比较各风电场功率预分配值是否超过各风电场自身的可运行满发值，若超过风电场自身的可运行满发值，则将预分配值调整为风电场的可运行满发值，定义此类风电场为第一类风电场，执行步骤4)，若不超过风电场自身的可运行满发值则执行步骤5)；
4)风电场群总功率限值与第一类风电场总预分配功率的差值在剩余风电场中按照功率预测值的数值比例进行再分配，执行步骤3)；
5)判断非第一类风电场的其他风电场的预分配值是否全部都小于自身的最低出力值，若全部都小于自身的最低出力值，则执行步骤8)；若不是全部都小于自身的最低出力值，则执行步骤6)；
6)比较各风电场功率预分配值是否低于各风电场自身的最低出力值，若低于各风电场自身的最低出力值，则将预分配值调整为风电场的最低出力值，定义此类风电场为第二类风电场，执行步骤7)；若未低于各风电场自身的最低出力值，则执行步骤9)；
7)参与功率调节的风电场群中除第一类、第二类风电场外的剩余风电场定义为第三类风电场，风电场群总功率限值与第一、二类风电场总功率预分配值的差值在第三类风电场中按风电场的功率预测值比例进行预分配，若第三类风电场中所有风电场的预分配值都小于自身的最低出力值，则执行步骤8)；若第三类风电场中所有风电场的预分配值不都小于自身的最低出力值执行步骤6)；
8)关闭当前参与功率调节的风电场群中功率预测值最小的风电场，此风电场不再参与本次功率调节，其余风电场为参加本次功率调节的风电场，执行步骤2)；
9)功率优化调度平台对参加本次功率调节的风电场进行出力分配并下发，分配值为各风电场调整后的最终功率预分配值。
优选地，在步骤2)中，风电场功率预测值由风电场功率预测子系统提供，计算风电场功率预测值时，输入条件至少包括风电场实时风速、风力发电机风功率曲线、预测运行状态、风力发电机最低允许输出功率和额定输出功率。
优选地，在步骤3)中，计算风电场自身可运行满发值的参数至少包括：风电场内各台风力发电机的预测运行状态、额定输出功率和预测风速，风电场自身的可运行满发值为风电场内各台风力发电机可运行满发值的总和，风力发电机可运行满发值由风电场风功率预测子系统输出的风机预测风速值参照风力发电机风功率曲线初步确定，其值应小于或者等于风力发电机的额定输出功率，当风力发电机的运行状态为“停机”、“故障”或“检修”时，此台风力发电机的可运行满发值为0。使用本风电场群功率优化调度方法前，各风电场应向功率优化调度平台上报风电场的可运行满发值。
优选地,在步骤5)中，风电场自身的最低出力值的参数至少包括：风电场内各风力发电机的预测运行状态、最低输出功率和风电场输出功率经济效益平衡点值和风功率预测值，风电场自身的最低出力值初定为风电场内各台风力发电机最低出力值的总和，当风力发电机的运行状态为“停机”、“故障”或“检修”时，此台风力发电机的最低出力值为0，风电场自身的最低出力值为风电场自身最低出力初定值与风电场输出功率经济效益平衡点的最大值。风电场自身的最低出力值初定为风电场内各台风力发电机最低出力值的总和。使用本风电场群功率优化调度方法前，各风电场应向功率优化调度平台上报风电场的最低出力值。。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，在限电情况下分配各风电场出力指标时，充分考虑了各风电场的经济效益，同时确保风电场群总出力值更接近总计划值，避免出现无法实现的功率分配而影响风电场群总的有功输出。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1为本发明的系统框图，风电场群功率优化调度平台接收电力调度部门的风电场群计划输出总功率(计划输出总发电量)，风电场群功率优化调度平台中的功率分配、下发处理模块对计划输出总发电量进行分配并向下属各风电场下发控制指令。
图2为本发明的基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法流程图，基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法包括以下步骤：
1)利用功率优化调度平台设置风电场群总功率限值；
2)功率优化调度平台根据参与功率调节的各风电场的功率预测值的数值比例将风电场群总功率限值在参与调节的风电场中进行预分配；
3)比较各风电场功率预分配值是否超过各风电场自身的可运行满发值，若超过风电场自身的可运行满发值，则将预分配值调整为风电场的可运行满发值，定义此类风电场为第一类风电场，第一类风电场的范围可以动态调整，执行步骤4)，若不超过风电场自身的可运行满发值则执行步骤5)；
此步骤的作用是，将所有预分配值超过其可运行满发值的风机输出功率设定值调整为其可运行满发值，避免因超出部分无法实现而影响最终风电场群总的有功输出。
4)风电场群总功率限值与第一类风电场总预分配功率的差值在剩余风电场中按照功率预测值的数值比例进行再分配，执行步骤3)，此步骤中，由超发到可运行满发调整中多出的功率指标在非第一类风电场中重新分配；
5)判断非第一类风电场的其他风电场的预分配值是否全部都小于自身的最低出力值，若全部都小于自身的最低出力值，则执行步骤8)；若不是全部都小于自身的最低出力值，则执行步骤6)；
风电场由多台风机组成，每台风机除了有额定输出功率参数外，还有启动输出功率参数，即最小输出功率值。风机无法实现低于最小输出功率值的输出。基于此，风电场从经营成本的角度考虑，通常会设置一个最低出力值，低于此值时风电场会采取停机脱网的措施，避免运行成本大于发电成本。风电场在设置最低出力值时还要考虑风机可能存在故障、停机或检修等非正常运行的状态。
6)比较各风电场功率预分配值是否低于各风电场自身的最低出力值，若低于各风电场自身的最低出力值，则将预分配值调整为风电场的最低出力值，定义此类风电场为第二类风电场，第二类风电场的范围可以动态调整，执行步骤7)；若未低于各风电场自身的最低出力值，则执行步骤9)；
此步骤的作用是将预分配值低于最低出力值的风电场调整为最低出力值，用以保障各风电场的正常运行。
7)参与功率调节的风电场群中除第一类、第二类风电场外的剩余风电场定义为第三类风电场，第三类风电场的范围可以动态调整，风电场群总功率限值与第一、二类风电场总功率预分配值的差值在第三类风电场中按风电场的功率预测值比例进行预分配，若第三类风电场中所有风电场的预分配值都小于自身的最低出力值，则执行步骤8)；若第三类风电场中所有风电场的预分配值不都小于自身的最低出力值执行步骤6)；
8)关闭当前参与功率调节的风电场群中功率预测值最小的风电场，此风电场不再参与本次功率调节，其余风电场为参加本次功率调节的风电场，执行步骤2)；
被关停的风电场通常为本次调节中功率预测值较小的风电场，从分配公平及风电场自身经营成本考虑，此分配方案对被关停风电场无实质性影响；
9)功率优化调度平台对参加本次功率调节的风电场进行出力分配并下发，分配值为各风电场调整后的最终功率预分配值。
作为一种较佳的实施例，在步骤(2)中，风电场功率预测值由风电场功率预测子系统提供，计算风电场功率预测值时，输入条件至少包括风电场实时风速、风力发电机风功率曲线、预测运行状态、风力发电机最低允许输出功率和额定输出功率，用以最大程度的保证预测值的准确性。
作为一种较佳的实施例，在步骤(3)中，计算风电场自身的可运行满发值的参数至少包括：风电场内各台风力发电机的预测运行状态、额定输出功率值和预测风速风功率预测值。风电场自身的可运行满发值为风电场内各台风力发电机可运行满发值的总和。风力发电机可运行满发值由风电场风功率预测(子)系统输出的风机预测风速值，参照风力发电机风功率曲线初步确定，其值应小于或者等于风力发电机的额定输出功率，当风力发电机的运行状态为“停机”、“故障”或“检修”时，此台风力发电机的可运行满发值为0。风电场自身的可运行满发值为风电场内各台风力发电机可运行满发值的总和。使用本风电场群功率优化调度方法前，各风电场应向功率优化调度平台上报风电场的可运行满发值。
作为一种较佳的实施例，在步骤(5)中，风电场自身的最低出力值的参数至少包括：风电场内各风力发电机的预测运行状态、最低输出功率和风电场输出功率经济效益平衡点值和风功率预测值。风电场自身的最低出力值初定为风电场内各台风力发电机最低出力值的总和。当风力发电机的运行状态为“停机”、“故障”或“检修”时，此台风力发电机的最低出力值为0。风电场自身的最低出力值为风电场自身最低出力初定值与风电场输出功率经济效益平衡点的最大值。风电场自身的最低出力值初定为风电场内各台风力发电机最低出力值的总和。使用本风电场群功率优化调度方法前，各风电场应向功率优化调度平台上报风电场的最低出力值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用功率优化调度平台设置风电场群总功率限值；
2)功率优化调度平台根据参与功率调节的各风电场的功率预测值的数值比例将风电场群总功率限值在参与调节的风电场中进行预分配；
3)比较各风电场功率预分配值是否超过各风电场自身的可运行满发值，若超过风电场自身的可运行满发值，则将预分配值调整为风电场的可运行满发值，定义此类风电场为第一类风电场，执行步骤4)，若不超过风电场自身的可运行满发值则执行步骤5)；
4)风电场群总功率限值与第一类风电场总预分配功率的差值在剩余风电场中按照功率预测值的数值比例进行再分配，执行步骤3)；
5)判断非第一类风电场的其他风电场的预分配值是否全部都小于自身的最低出力值，若全部都小于自身的最低出力值，则执行步骤8)；若不是全部都小于自身的最低出力值，则执行步骤6)；
6)比较各风电场功率预分配值是否低于各风电场自身的最低出力值，若低于各风电场自身的最低出力值，则将预分配值调整为风电场的最低出力值，定义此类风电场为第二类风电场，执行步骤7)；若未低于各风电场自身的最低出力值，则此时的功率预分配值即为最终各风场的出力分配值；
7)参与功率调节的风电场群中除第一类风电场、第二类风电场外的剩余风电场定义为第三类风电场，风电场群总功率限值与第一、二类风电场总功率预分配值的差值在第三类风电场中按风电场的功率预测值比例进行预分配，若第三类风电场中所有风电场的预分配值都小于自身的最低出力值，则执行步骤8)；若第三类风电场中所有风电场的预分配值不都小于自身的最低出力值执行步骤6)；
8)关闭当前参与功率调节的风电场群中功率预测值最小的风电场，被关闭的风电场不再参与本次功率调节，其余风电场为参加本次功率调节的风电场，执行步骤2)。
2.根据权利要求1所述的一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，其特征在于，在步骤2)中，风电场功率预测值由风电场功率预测子系统提供，计算风电场功率预测值时，输入条件至少包括风电场实时风速、风力发电机风功率曲线、预测运行状态、风力发电机最低允许输出功率和额定输出功率。
3.根据权利要求1所述的一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，其特征在于，在步骤3)中，计算风电场自身可运行满发值的参数至少包括：风电场内各台风力发电机的预测运行状态、额定输出功率和预测风速；风电场自身的可运行满发值为风电场内各台风力发电机可运行满发值的总和，风力发电机可运行满发值由风电场功率预测子系统输出的风机预测风速值参照风力发电机风功率曲线初步确定，可运行满发值小于或者等于风力发电机的额定输出功率，当风力发电机的运行状态为“停机”、“故障”或“检修”时，此台风力发电机的可运行满发值为0。
4.根据权利要求1所述的一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，其特征在于,在步骤5)中，计算风电场自身最低出力值的参数至少包括：风电场内各风力发电机的预测运行状态、最低输出功率和风电场输出功率经济效益平衡点，风电场输出功率经济效益平衡点由风电场生产运行部门与财务部门根据风电场运营成本及收益情况确定，当风力发电机的运行状态为“停机”、“故障”或“检修”时，此台风力发电机的最低出力值为0，风电场自身的最低出力值为风电场自身最低出力初定值与风电场输出功率经济效益平衡点的最大值。
5.根据权利要求4所述的一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，其特征在于,风电场自身的最低出力初定值为风电场内各台风力发电机最低输出功率的总和。
6.根据权利要求1所述的一种基于预测信息与运行状态的风电场群功率优化调度方法，其特征在于,功率优化调度平台通过功率下发处理模块将步骤5)中的分配值作为控制指令下发给各风电场。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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