CN108336761B - 风电场的功率控制方法、装置、系统和计算机设备 - Google Patents

风电场的功率控制方法、装置、系统和计算机设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种风电场的功率控制方法、装置、系统和计算机设备。该控制方法包括：实时获取所述风电场和并网点的运行状态数据；根据所述运行状态数据，判断所述并网点的状态是否满足二次调频的条件；当所述并网点的状态满足二次调频的条件时，根据预先获取的所述风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值；根据所述限功率指令值，生成并发送用于控制所述风电场的风力发电机组有功功率的指令。利用本发明实施例，能够使得风电场在满足一次调频控制的基础上输出二次调频的有功功率，实现了一次调频与二次调频的协调控制，使得风电场具备快速频率响应的外特性。

Description

风电场的功率控制方法、装置、系统和计算机设备
技术领域
本发明涉及风电场并网控制技术领域，尤其涉及一种风电场的功率控制方法、装置、系统和计算机设备。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，对增加我们能源供应，调整我国能源结构和保护生态环境有积极作用。
随着新能源发电机组渗透率的不断增加，大规模新能源场站集中接入后对电力系统的安全、稳定和高效运行带来了新的挑战。
对于常规的火力发电机组，惯性是其自身固有的特征，但是新能源发电机组采用电力电子变换器并网，并网时电力电子变换器响应速度快，不具备维持系统安全稳定运行所需的惯性和阻尼，因此缺乏一种与配电网有效的稳定支撑机制，当大规模的新能源机组并入电网后，系统总的转动惯量相对下降，从而影响到系统的动态频率响应，促使电网的稳定性大大降低，国内外的弃风限电现象比较严重。
风电场如果具备能量可调度性以及可以参与电力系统部分调压、调频的能力，会极大的提高风机在电网中的渗透性，增加系统的稳定性，提高风电的并网“友好性”。针对电网一次调频的技术需求，目前国内的不同风电厂家主要采用以下方式实现：
第一、基于原有的能量管理平台实现机组的一次调频功能；该方式存在的缺点是：原有的能量管理平台设计的通讯速度较慢，且并网点的频率采集精度和测频周期无法满足需求，直接影响一次调频效果。
第二、采用新研发的有功功率控制柜配合原有的能量管理平台，实现机组的一次调频功能；该方式存在的缺点是：一次调频与二次调频之间需要协控制，存在数据交互，且部分功能重复。
综上所述，传统的风电场能量管理平台需满足AGC(Automatic Gain Control，自动发电控制)指令，使并网点输出的实时有功功率与调度相等，不考虑风电场参与一次调频所需要的备用有功功率，整个系统的稳定性较差，风电场中风力发电机组的渗透率较差。
发明内容
本发明提供一种风电场的功率控制方法、装置、系统和计算机设备，用以提高系统稳定性，从而提高风电场中风力发电机组的渗透率。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明实施例根据第一个方面，提供一种风电场的功率控制方法，包括：
实时获取所述风电场和并网点的运行状态数据；
根据所述运行状态数据，判断所述并网点的状态是否满足二次调频的条件；
当所述并网点的状态满足二次调频的条件时，根据预先获取的所述风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值；
根据所述限功率指令值，生成并发送用于控制所述风电场的风力发电机组有功功率的指令。
优选地，所述根据预先获取的所述风电场的理论功率值、上级下发的自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值，包括：
当所述理论功率值减去所述自动发电控制给定值的差值大于等于所述备用有功功率值时，将所述自动发电控制给定值确定为所述限功率指令值；
当所述理论功率值减去所述自动发电控制给定值的差值小于所述备用有功功率值时，将所述理论功率值减去所述备用有功功率值的差值，作为所述限功率指令值；
当所述理论功率值小于所述自动发电控制给定值时，将所述理论功率值减去所述备用有功功率值的差值，作为所述限功率指令值。
优选地，在所述实时获取所述风电场和并网点的运行状态数据的步骤之后包括：
根据所述并网点的运行状态数据，确定所述风电场输出的有功功率实测值；
根据所述限功率指令值，控制所述风电场的风力发电机组调整有功功率输出，包括：
当限功率指令值减去所述有功功率实测值的功率差值不在预设的死区范围内时，判断该功率差值是否大于零；
当所述功率差值的判断结果大于零时，判断是否满足启机条件；
当判断出满足所述启机条件时，确定启机容量及待启动的风力发电机组；
启动所述待启动的风力发电机组后，根据基于所述限功率指令值的第一有功功率分配策略，为启动的每台风力发电机组分配有功功率指令值。
优选地，所述启机条件包括：处于停机状态的风力发电机组具备启动条件；以及，所述的有功功率指令值与有功功率实测值的差值大于各待启动风力发电机组的备用功率值；
确定待启动的风力发电机组，包括：按各风力发电机组的状态系数，设置风力发电机组的启动优先级；或者/和，
所述确定启机容量，包括：确定各待启动风力发电机组的备用功率值；该备用功率值不低于所述备用有功功率值。
优选地，所述根据基于所述限功率指令值的第一有功功率分配策略，为启动的每台风力发电机组分配有功功率指令值，包括：
对于启动的每台非故障标杆风力发电机组，将非故障标杆风力发电机组的风力发电机组理论功率值，作为该非故障标杆风力发电机组的有功功率指令值，下发给该非故障标杆风力发电机组；
对于启动的每台非故障且非标杆风力发电机组，根据启动的各非故障且非标杆风力发电机组的理论功率值之和、每台非故障且非标杆风力发电机组的理论功率值、各非故障标杆风力发电机组的理论功率值之和、以及所述限功率指令值，确定出该非故障且非标杆风力发电机组的有功功率给定值，并对应下发。
优选地，根据所述限功率指令值，控制所述风电场的风力发电机组调整有功功率输出，包括：
当限功率指令值减去所述并网点的有功功率实测值的功率差值不在预设的死区范围内时，判断该功率差值是否大于零；
当所述功率差值的判断结果小于或等于零时，判断是否满足切机条件；
当判断出满足所述切机条件时，确定切机容量及待切机的风力发电机组；
切出相应的风力发电机组后，根据基于所述限功率指令值的第一有功功率分配策略，为切机后剩余的每台风力发电机组分配有功功率指令值。
优选地，所述切机条件包括：所述理论功率值减去所述自动发电控制给定值的差值，大于预先设定的冗余有功功率值。
确定待切机的风力发电机组，包括：按各风力发电机组的状态系数，设置风力发电机组的停机优先级；以及
所述确定切机容量，包括：确定出在各待停机的风力发电机组停机后，剩余的各风力发电机组的备用功率值，且根据所述理论功率值、限功率指令值和冗余有功功率值，确定出剩余的所有风力发电机组的最大切机剩余功率。
优选地，所述根据基于所述限功率指令值的第一有功功率分配策略，为切机后剩余的每台风力发电机组分配有功功率指令值，包括：
对于切机后剩余的每台非故障标杆风力发电机组，将非故障标杆风力发电机组的风力发电机组理论功率值，作为该非故障标杆风力发电机组的有功功率指令值，下发给该非故障标杆风力发电机组；
对于切机后剩余的每台非标杆且非故障风力发电机组，根据所述自动发电控制给定值、各非故障标杆风力发电机组的理论功率值之和、该非标杆且非故障风力发电机组的理论功率值、各非标杆且非故障风力发电机组的理论功率值之和，确定出切机后剩余的每台非标杆且非故障风力发电机组的有功功率给定值，并对应下发。
优选地，风电场的运行状态数据包括：
并网点的运行状态数据包括：并网点的电压、电流和频率。
优选地，当判断出并网点状态为非正常状态，且不能参与二次调频时，该控制方法还包括：
根据电网要求，进入故障处理模式，并根据第二有功功率分配策略，为每台风力发电机组下发有功功率指令值。
本发明实施例根据第二个方面，提供一种风电场的功率控制装置，包括：
数据获取模块，用于实时获取所述风电场和并网点的运行状态数据；
判断模块，用于根据所述运行状态数据，判断所述并网点的状态是否满足二次调频的条件；
功率指令值确定模块，用于当所述判断模块判断出所述并网点的状态满足二次调频的条件时，根据预先获取的所述风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值；
功率输出模块，用于根据所述限功率指令值，生成并发送用于控制所述风电场的风力发电机组有功功率的指令。
本发明实施例根据第三个方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明实施例第一个方面提供的风电场的功率控制方法的步骤。
本发明实施例根据第四个方面，提供一种计算机可读的存储介质，该存储介质中存储有本发明实施例根据第一个方面提供的风电场的功率控制方法所对应的程序。
本发明实施例根据第五个方面，提供一种风电场的功率控制系统，包括功率控制设备、至少两台风力发电机组及对应的风力发电机组控制器；
所述功率控制设备与所述风电场的并网点电连接；
所述至少两台风力发电机组对应的风力发电机组控制器都与所述功率控制设备电连接；
所述功率控制设备，用于实时获取所述风电场和并网点的运行状态数据；根据所述运行状态数据，判断所述并网点的状态是否满足二次调频的条件；当所述并网点的状态满足二次调频的条件时，根据预先获取的所述风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值；根据所述限功率指令值，生成并发送用于控制所述风电场的风力发电机组有功功率的指令。
相比于现有技术，本发明的方案具有以下有益效果：
本发明实施例中，根据预先获取的风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值；一方面，为一次调频所预留的备用有功功率值能够控制风电场的有功功率满足一次调频需求；另一方面，限功率指令值是预留了备用有功功率值基础上确定出的，根据该限功率指令值，生成并发送用于控制风电场的风力发电机组有功功率的指令，对第一次调频没有影响；因此，利用本发明实施例，能够使得风电场在满足一次调频控制的基础上输出二次调频的有功功率，实现了一次调频与二次调频的协调控制；因此，本发明实施例的风电场站具备快速频率响应的外特性，能够提高系统稳定性，从而提高风电场中风力发电机组的渗透率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例提供的风电场的功率控制系统的一个实例的基本框架图；
图2是本发明实施例提供的一种风电场的功率控制方法流程图；
图3是本发明实施例提供的风电场的扩展功率控制方法流程图；
图4是本发明实施例提供的一种风电场的功率控制装置结构框图。
下面说明本发明实施例各附图标记表示的含义：
100-光纤；101-功率控制柜；102-场站运行工作站；103-并网点；104-低压母线；105-高压母线；106-风力发电机组控制器；107-风力发电机组；108-风场主变压器；109-电网。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面首先介绍一些本发明实施例中使用到的技术术语。
一次调频：是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中风力发电机组的控制系统就自动地控制有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。当电网频率升高时，一次调频功能要求风力发电机组利用其蓄能快速减负荷，反之，风力发电机组快速增负荷。本发明中主要指风力发电场的一次调频。
二次调频：也称为AGC，是指发电机组提供足够的可调整容量及一定的调节速率，在允许的调节偏差下实时跟踪频率，以满足系统频率稳定的要求。二次调频可以做到频率的无差调节，且能够对联络线功率进行监视和调整。
下面结合附图详细介绍本发明实施例的技术方案。
本发明的发明人，鉴于现有技术存在的不足，在本发明实施例中提供一种风电场的功率控制系统，包括功率控制设备、至少两台风力发电机组及对应的风力发电机组控制器(即单机控制器)。
其中，功率控制设备与风电场的并网点电连接。
至少两台风力发电机组对应的风力发电机组控制器都与功率控制设备电连接。本发明实施例中的风力发电机组具体指单台新能源发电机，例如单台风力发电机组。
功率控制设备，用于实时获取风电场和并网点的运行状态数据；根据运行状态数据，判断并网点的状态是否满足二次调频的条件；当并网点的状态满足二次调频的条件时，根据预先获取的风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值；根据限功率指令值，生成并发送用于控制风电场的风力发电机组有功功率的指令。功率控制设备的具体功能将在后续的风电场的功率控制方法中详细介绍，此处不再赘述。
优选地，图1为本发明实施例的风电场的功率控制系统的一个实例的基本框架图，该风电场的功率控制系统的主要功能包括实现风电场参与系统一次调频功能、二次调频功能、频率故障期间的录波功能，以及相关的计划曲线管理和权限管理等配套功能。进一步，该风电场的功率控制系统是一个场级控制系统，适用于大多数的直驱风力发电机组，并放置在升压站中。
如图1所示，风电场的功率控制系统包括：多台风力发电机组107、与每台风力发电机组107均对应的风力发电机组控制器(即单机控制器)106、功率控制柜101(属于本发明实施例的功率控制设备的一种具体表现形式)、场站运行工作站102；其中：所有的风力发电机组控制器106通过光纤100连接到功率控制柜101，功率控制柜101连接到并网点103，并网点103连接风电场外部的电网109，所有的风力发电机组107均连接到低压母线104，低压母线104经过风场主变压器108后连接到高压母线105。
如图1所示，每个风力发电机组控制器106中均设置有风力发电机组一次调频模块，用于风力发电机组调频控制以及限功率控制等功能。另外，功率控制柜101中设置有并网点采集装置，该装置能够实现并网点103的电压和频率的实时采集与数据传送，由功率控制柜101内部的通讯服务器进行电网异常判断；并网点采集装置能够实现有功功率、无功功率以及频率监测；并且也能够实现风机运行状态监测，一次调频触发以及风力发电机组一次调频命令触发等功能、二次调频功能等。
基于上述本发明实施例的风电场的功率控制系统，本发明实施例对应提供一种风电场的功率控制方法，该方法的流程图如图2所示，包括下述步骤：
S201、实时获取风电场和并网点的运行状态数据。
S202、根据运行状态数据，判断并网点的状态是否满足二次调频的条件；当判断结果为是时，执行S203；当判断结果为否时，执行S205。
S203、根据预先获取的风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值。
S204、根据限功率指令值，生成并发送用于控制风电场的风力发电机组有功功率的指令。
S205：参考电网需求，进入故障处理模式。
本发明实施例中，根据预先获取的风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值；一方面，为一次调频所预留的备用有功功率值能够控制风电场的有功功率满足一次调频需求；另一方面，限功率指令值是预留了备用有功功率值基础上确定出的，根据该限功率指令值，生成并发送用于控制风电场的风力发电机组有功功率的指令，对第一次调频没有影响；因此，利用本发明实施例，能够使得风电场在满足一次调频控制的基础上输出二次调频的有功功率，实现了一次调频与二次调频的协调控制；因此，本发明实施例的风电场站具备快速频率响应的外特性，能够提高系统稳定性，从而提高风电场中风力发电机组的渗透率。
下面结合具体实施例，详细介绍本发明实施例提供的风电场的扩展的功率控制方法，该方法的流程示意图如图3所示，包括下述步骤：
S301、实时获取风电场和并网点的运行状态数据。
具体地，本发明实施例的风电场的功率控制系统采集并网点的电压、电流信号，实时计算出来电网的频率、有功功率和无功功率；风电场的功率控制系统与每台风力发电机组进行通信，实时获取风电场的通信线路的连通状态数据和每台风力发电机组的运行状态数据等风电场的运行状态数据。风电场的通信线路的连通状态数据包括：风电场与并网点之间的通信路线的连通状态数据。
S302、根据获取的风电场和并网点的运行状态数据，判断并网点的状态是否满足二次调频的条件；当判断结果为是时，执行S303；当判断结果为否时，执行S314。
具体地，当判断满足以下条件时，确定并网点的状态可以进行二次调频：
(a)、风电场的通信线路的连通状态数据表明通信正常；
(b)、并网点的频率在定值范围内；
(c)、并网点的电压在定值范围内。
S303、判断是否需要为一次调频预留指定的备用有功功率值；若是，则执行S304；否则执行S305。
较佳地，为一次调频预留指定的备用有功功率值可以具体为10％Pn，Pn为有功功率额定输出值。
S304、根据预先获取的风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值。
较佳地，根据预先获取的风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值，包括：
当理论功率值减去自动发电控制给定值(即AGC给定值)的差值大于等于备用有功功率值(例如10％Pn)时，将自动发电控制给定值确定为限功率指令值；即：此时限功率指令值＝AGC给定值。进一步，当理论功率值大于AGC给定值，且理论功率值-AGC给定值≥10％Pn(属于备用有功功率值)时，确定出限功率指令值等于AGC给定值。例如，当理论功率值为7万瓦，AGC给定值为5万瓦，备用有功功率值10％Pn为1万瓦时，确定出限功率指令值为5万瓦。
当理论功率值减去自动发电控制给定值(即AGC给定值)的差值小于备用有功功率值(例如10％Pn)时，将理论功率值减去备用有功功率值的差值，作为限功率指令值；如：此时限功率指令值＝理论功率值-10％Pn。进一步，当理论功率值大于AGC给定值，且理论功率值-AGC给定值＜10％Pn时，确定出限功率指令值＝理论功率值-10％Pn。例如，当理论功率值为5.5万瓦，AGC给定值为5万瓦，备用有功功率值10％Pn为1万瓦时，限功率指令值＝5.5-1＝4.5万瓦。
当理论功率值小于自动发电控制给定值(AGC给定值)时，将理论功率值减去备用有功功率值(如10％Pn)的差值，作为限功率指令值；如：此时限功率指令值＝理论功率值-10％Pn。
S305、判断ΔPwf是否在预设的死区范围内；若否，则执行S306；若是，则风力发电机组的有功功率指令值保持不变。
较佳地，本发明实施例在实时获取风电场和并网点的运行状态数据的步骤之后，以及在判断ΔPwf是否在预设的死区范围内之前，包括：根据并网点的运行状态数据，确定风电场输出的有功功率实测值。
具体地，ΔPwf表示限功率指令值减去有功功率实测值(PwfMeas)的功率差值。
在风电场需要时时提供备用有功功率值的情况下，且理论功率值-自动发电控制给定值(即AGC给定值)＜备用有功功率值(例如10％Pn)或者理论功率值＜自动发电控制给定值(AGC给定值)，ΔPwf则为修正后的值，即：ΔPwf＝限功率指令值-PwfMeas，该ΔPwf值包含预留的限功率值(即预留的备用有功功率值)；
在风电场需要时时提供备用有功功率值的情况下，且理论功率值-自动发电控制给定值(即AGC给定值)≥备用有功功率值(例如10％Pn)，此时限功率指令值等于AGC给定值，则ΔPwf＝AGC给定值-PwfMeas。
在风电场不需要提供备用有功功率值的情况下，则ΔPwf＝AGC给定值-PwfMeas。
S306、判断ΔPwf是否大于零；若是，执行S307；否则执行S311。
S307、判断是否满足启机条件；当判断出满足启机条件时，执行S308；否则直接执行S310。
较佳地，启机条件包括：处于停机状态的风力发电机组具备启动条件；以及，有功功率指令值与有功功率实测值的差值大于各待启动的风力发电机组的备用功率值。
S308、确定启机容量及待启动的风力发电机组。
较佳地，确定待启动的风力发电机组，包括：按各风力发电机组的状态系数，设置风力发电机组的启动优先级。确定启机容量，包括：确定出各待启动风力发电机组的备用功率值；该备用功率值不低于备用有功功率值；具体实施时，启动后所有机组的备用功率预留一定的容量，参考值为10％Pn。
具体地，本发明实施例确定风力发电机组的状态系数包括：
其中，系数后缀为0的代表该系数的影响因子，如该系数为0，则对应变量不影响风力发电机组的功率分配。
(1)、确定风力发电机组风能状态系数：根据当前风资源状态划分等级(湍流等级)，由主控配点，由功率控制柜101定义等级WindQuality。
Kwindquality＝Kwindquality0*WindQuality
(2)、确定风力发电机组发电量系数：根据当前风力发电机组的发电量确定是否参与二次调频，目标是所有风力发电机组发电量均衡。
其中：WTpowerenergy表示风力发电机组的发电量；WFpowerenergy表示的总的发电量。
(3)、确定风力发电机组通电总时间系数：根据当前风力发电机组的通电总时间确定是否参与二次调频，目标是所有风力发电机组的发电总时间均衡。
其中：WTworkingtime表示风力发电机组的通电总时间；WFworkingtime表示所有风力发电机组的通电总时间。
(4)、确定风力发电机组故障时间系数：根据当前风力发电机组的故障时间确定是否参与二次调频，目标是所有风力发电机组的总故障时间均衡(采用Kfaulttime0弱化该系统的影响力)。
其中：WTfaulttime表示风力发电机组的故障总时间；WFfaulttime表示所有风力发电机组的故障总时间。
(5)、确定风力发电机组自启动的次数系数：根据当前风力发电机组的自启动系数确定是否参与二次调频，目标是所有风力发电机组的发电总启动次数均衡(采用Kfaulttime0弱化该系统的影响力)。
其中：WTstarttime表示风力发电机组的启动总次数；WFstarttime表示所有风力发电机组的启动总次数。
本发明实施例中风力发电机组的状态系数WTcoefficient根据以下公式计算：
WTcoefficient＝WTwindquality+WTpowerenergy+WTworkingtime+WTfaulttime+WTstarttime
S309，启动待启动的风力发电机组之后，根据基于限功率指令值的第一有功功率分配策略，为启动的每台风力发电机组分配有功功率指令值。
较佳地，本发明实施例根据基于限功率指令值的第一有功功率分配策略，为启动的每台风力发电机组分配有功功率指令值，包括：
对于启动的每台非故障标杆风力发电机组(N1类风力发电机组)，将非故障标杆风力发电机组的风力发电机组理论功率值，作为该非故障标杆风力发电机组的有功功率指令值，下发给该非故障标杆风力发电机组；即风力发电机组按照MPPT(Maximum Power PointTracking，最大功率点跟踪)方式运行；具体实施时，所有N1类风力发电机组的个数为N1，对应的备用功率值为ΔP1。
对于启动的每台非故障且非标杆风力发电机组(N2类风力发电机组)，根据启动的各非故障且非标杆风力发电机组的理论功率值之和(P2)、每台非故障且非标杆风力发电机组的理论功率值(Pwt)、各非故障标杆风力发电机组的理论功率值之和(P1)、以及限功率指令值(Pref)，确定出该非故障且非标杆风力发电机组的有功功率给定值(Pwtcmd)，并对应下发；具体地，Pwtcmd＝(Pref-P1)×Pwt/P2；具体实施时，所有N2类风力发电机组的个数为N2，对应的备用功率值为ΔP2。
S310、根据基于限功率指令值的第一有功功率分配策略，为运行中的每台风力发电机组分配有功功率指令值。
S311、判断是否满足切机条件；当判断出满足切机条件时，执行S312；否则执行S310。
较佳地，切机条件包括：理论功率值减去自动发电控制给定值(AGC给定值)的差值，大于预先设定的冗余有功功率值(x％Pn，x的值可调节，默认值为20)。
S312、确定切机容量及待切机的风力发电机组。
较佳地，确定待切机的风力发电机组，包括：按各风力发电机组的状态系数，设置风力发电机组的停机优先级。确定切机容量，包括：确定出在各待停机的风力发电机组停机后，剩余的各风力发电机组的备用功率值，且根据理论功率值、限功率指令值和冗余有功功率值，确定出剩余的所有风力发电机组的最大切机剩余功率。
具体地，本发明实施例确定风力发电机组的状态系数WTcoefficient的具体方法在上面已经进行了相应的介绍，这里不再赘述。
具体地，剩余的所有风力发电机组的最大切机剩余功率Pcutoffmax＝理论功率值-(限功率指令值+x％Pn)，其中：x的值可调节，默认值为20。本发明具体实施例进行切机时，需要满足以下三个原则：
第一、风力发电机组启动时间大于某一定值Tstartup，Tstartup为预先设定的值，该值可调节，目的是避免个别风力发电机组频繁起停。
第二、优先切出WTcoefficient较大的非标杆机风力发电机组。
第三、切机总容量不大于Pcutoffmax。
S313、切出相应的风力发电机组之后，根据基于限功率指令值的第一有功功率分配策略，为切机后剩余的每台风力发电机组分配有功功率指令值。
较佳地，本发明实施例根据基于限功率指令值的第一有功功率分配策略，为切机后剩余的每台风力发电机组分配有功功率指令值，包括：
对于切机后剩余的每台非故障标杆风力发电机组(N1类风力发电机组)，将非故障标杆风力发电机组的风力发电机组理论功率值，作为该非故障标杆风力发电机组的有功功率指令值，下发给该非故障标杆风力发电机组；即风力发电机组按照MPPT方式运行；具体实施时，所有N1类风力发电机组的个数为N1。
对于切机后剩余的每台非标杆且非故障风力发电机组(N4类风力发电机组)，根据自动发电控制给定值(AGC给定值)、各非故障标杆风力发电机组的理论功率值之和(P1)、该非标杆且非故障风力发电机组的理论功率值(Pwt1)、各非标杆且非故障风力发电机组的理论功率值之和(P4)，确定出切机后剩余的每台非标杆且非故障风力发电机组的有功功率给定值，并对应下发；具体地，切机后剩余的每台非标杆且非故障风力发电机组的有功功率给定值＝(AGC给定值-P1)×Pwt1/P4；具体实施时，所有N4类风力发电机组的个数为N4。
S314、根据电网要求，进入故障处理模式。
S315、根据第二有功功率分配策略，对进入故障处理模式的每台风力发电机组分配有功功率指令值。
具体地，本发明具体实施例中第二有功功率分配策略可以参考具体的电网导则设置启机和停机流程。
具体地，本发明实施例执行S309、S310、S313或S315时，在分配有功功率指令值之后，还包括：非故障风力发电机组的判断，非故障风力发电机组需满足：通信正常；RunFlag＝5，RunFlag为主控提供的状态信号。
具体地，本发明实施例S309、S310、S313或S315中分配有功功率指令值，需满足：风力发电机组两次下发(属于分配)指令周期大于二次调频指令周期值；有功功率指令值单周期内的增幅不大于一次调频所预留的备用有功功率值；风力发电机组为非标杆机且非故障机。
事实上，本发明实施例上述S204根据限功率指令值，生成并发送用于控制风电场的风力发电机组有功功率的指令，包括图3中的S305至S313的内容。
如图4所示，本发明具体实施例还提供了一种风电场的功率控制装置，包括：数据获取模块41、判断模块42、功率指令值确定模块43和功率输出模块44。
数据获取模块41用于实时获取风电场和并网点的运行状态数据。
判断模块42用于根据运行状态数据，判断并网点的状态是否满足二次调频的条件。
功率指令值确定模块43用于当判断模块42判断出并网点的状态满足二次调频的条件时，根据预先获取的风电场的理论功率值、自动发电控制给定值、以及为一次调频所预留的备用有功功率值，确定出限功率指令值。
功率输出模块44用于根据限功率指令值，生成并发送用于控制风电场的风力发电机组有功功率的指令。
基于同一发明思路，本发明具体实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该计算机程序时实现本发明实施例提供的上述风电场的功率控制方法的步骤。
基于同一发明思路，本发明具体实施例还提供了一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质存储有本发明实施例提供的上述风电场的功率控制方法所对应的程序。
本技术领域技术人员可以理解，本发明包括涉及用于执行本申请中操作中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随即存储器)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
综上所述，本发明具体实施例能够实现以下有益效果：
第一、本发明实施例采用的风电场站具备快速频率响应的外特性，提高系统稳定性，从而提高电网中风机的渗透率。
第二、本发明实施例采用的风电场站采用变流器控制，系统的响应速度优于传统的火力发电机组，因此在电网故障前期可以速度、有效的为传统的火力发电机组争取时间，起到配合传统能源的作用。
第三、本发明实施例采用的风电场站集中控制，便于功能拓展，可以集中调控风电场的无功功率控制及孤岛检测等。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种风电场的功率控制方法，其特征在于，包括：
实时获取所述风电场和并网点的运行状态数据；
根据所述运行状态数据，判断所述并网点的状态是否满足二次调频的条件；
当所述并网点的状态满足二次调频的条件时，且当预先获取的所述风电场的理论功率值减去自动发电控制给定值的差值大于等于为一次调频所预留的备用有功功率值时，将所述自动发电控制给定值确定为限功率指令值；当所述理论功率值减去所述自动发电控制给定值的差值小于所述备用有功功率值时，将所述理论功率值减去所述备用有功功率值的差值，作为所述限功率指令值；当所述理论功率值小于所述自动发电控制给定值时，将所述理论功率值减去所述备用有功功率值的差值，作为所述限功率指令值；
根据所述限功率指令值，生成并发送用于控制所述风电场的风力发电机组有功功率的指令。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
在所述实时获取所述风电场和并网点的运行状态数据的步骤之后包括：
根据所述并网点的运行状态数据，确定所述风电场输出的有功功率实测值；
根据所述限功率指令值，控制所述风电场的风力发电机组调整有功功率输出，包括：
当限功率指令值减去所述有功功率实测值的功率差值不在预设的死区范围内时，判断该功率差值是否大于零；
当所述功率差值的判断结果大于零时，判断是否满足启机条件；
当判断出满足所述启机条件时，确定启机容量及待启动的风力发电机组；
启动所述待启动的风力发电机组后，根据基于所述限功率指令值的第一有功功率分配策略，为启动的每台风力发电机组分配有功功率指令值。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，
所述启机条件包括：处于停机状态的风力发电机组具备启动条件；以及，所述的有功功率指令值与有功功率实测值的差值大于各待启动的风力发电机组的备用功率值；
确定待启动的风力发电机组，包括：按各风力发电机组的状态系数，设置风力发电机组的启动优先级；或者/和，
所述确定启机容量，包括：确定各待启动风力发电机组的备用功率值；该备用功率值不低于所述备用有功功率值。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据基于所述限功率指令值的第一有功功率分配策略，为启动的每台风力发电机组分配有功功率指令值，包括：
对于启动的每台非故障标杆风力发电机组，将非故障标杆风力发电机组的风力发电机组理论功率值，作为该非故障标杆风力发电机组的有功功率指令值，下发给该非故障标杆风力发电机组；
对于启动的每台非故障且非标杆风力发电机组，根据启动的各非故障且非标杆风力发电机组的理论功率值之和、每台非故障且非标杆风力发电机组的理论功率值、各非故障标杆风力发电机组的理论功率值之和、以及所述限功率指令值，确定出该非故障且非标杆风力发电机组的有功功率给定值，并对应下发。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的控制方法，其特征在于，根据所述限功率指令值，控制所述风电场的风力发电机组调整有功功率输出，包括：
当限功率指令值减去所述并网点的有功功率实测值的功率差值不在预设的死区范围内时，判断该功率差值是否大于零；
当所述功率差值的判断结果小于或等于零时，判断是否满足切机条件；
当判断出满足所述切机条件时，确定切机容量及待切机的风力发电机组；
切出相应的风力发电机组后，根据基于所述限功率指令值的第一有功功率分配策略，为切机后剩余的每台风力发电机组分配有功功率指令值。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
所述切机条件包括：所述理论功率值减去所述自动发电控制给定值的差值，大于预先设定的冗余有功功率值；
确定待切机的风力发电机组，包括：按各风力发电机组的状态系数，设置风力发电机组的停机优先级；以及
所述确定切机容量，包括：确定出在各待停机的风力发电机组停机后，剩余的各风力发电机组的备用功率值，且根据所述理论功率值、限功率指令值和冗余有功功率值，确定出剩余的所有风力发电机组的最大切机剩余功率。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述根据基于所述限功率指令值的第一有功功率分配策略，为切机后剩余的每台风力发电机组分配有功功率指令值，包括：
对于切机后剩余的每台非故障标杆风力发电机组，将非故障标杆风力发电机组的风力发电机组理论功率值，作为该非故障标杆风力发电机组的有功功率指令值，下发给该非故障标杆风力发电机组；
对于切机后剩余的每台非标杆且非故障风力发电机组，根据所述自动发电控制给定值、各非故障标杆风力发电机组的理论功率值之和、该非标杆且非故障风力发电机组的理论功率值、各非标杆且非故障风力发电机组的理论功率值之和，确定出切机后剩余的每台非标杆且非故障风力发电机组的有功功率给定值，并对应下发。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，风电场的运行状态数据包括：风电场的通信线路的连通状态数据和每台风力发电机组的运行状态数据；
并网点的运行状态数据包括：并网点的电压、电流和频率。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当判断出并网点状态为非正常状态，且不能参与二次调频时，该控制方法还包括：
根据电网要求，进入故障处理模式，并根据第二有功功率分配策略，为每台风力发电机组下发有功功率指令值。
10.一种风电场的功率控制装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于实时获取所述风电场和并网点的运行状态数据；
判断模块，用于根据所述运行状态数据，判断所述并网点的状态是否满足二次调频的条件；
功率指令值确定模块，用于当所述判断模块判断出所述并网点的状态满足二次调频的条件时，且当预先获取的所述风电场的理论功率值减去自动发电控制给定值的差值大于等于为一次调频所预留的备用有功功率值时，将所述自动发电控制给定值确定为限功率指令值；当所述理论功率值减去所述自动发电控制给定值的差值小于所述备用有功功率值时，将所述理论功率值减去所述备用有功功率值的差值，作为所述限功率指令值；当所述理论功率值小于所述自动发电控制给定值时，将所述理论功率值减去所述备用有功功率值的差值，作为所述限功率指令值；
功率输出模块，用于根据所述限功率指令值，生成并发送用于控制所述风电场的风力发电机组有功功率的指令。
11.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至9中任意一项所述方法的步骤。
12.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，存储有如权利要求1-9任一项控制方法所对应的程序。
13.一种风电场的功率控制系统，其特征在于，包括功率控制设备、至少两台风力发电机组及对应的风力发电机组控制器；
所述功率控制设备与所述风电场的并网点电连接；
所述至少两台风力发电机组对应的风力发电机组控制器都与所述功率控制设备电连接；
所述功率控制设备，用于实时获取所述风电场和并网点的运行状态数据；根据所述运行状态数据，判断所述并网点的状态是否满足二次调频的条件；当所述并网点的状态满足二次调频的条件时，且当预先获取的所述风电场的理论功率值减去自动发电控制给定值的差值大于等于为一次调频所预留的备用有功功率值时，将所述自动发电控制给定值确定为限功率指令值；当所述理论功率值减去所述自动发电控制给定值的差值小于所述备用有功功率值时，将所述理论功率值减去所述备用有功功率值的差值，作为所述限功率指令值；当所述理论功率值小于所述自动发电控制给定值时，将所述理论功率值减去所述备用有功功率值的差值，作为所述限功率指令值；根据所述限功率指令值，生成并发送用于控制所述风电场的风力发电机组有功功率的指令。
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