CN108964083A - 一种风电场控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风电场控制方法和装置,间隔层获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令,然后基于运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令,最后风电机组控制指令通过现地层对风电机组进行控制,实现了对风电场的集中控制,兼顾风电场与电网站控层之间协调配合运行的风电场电网接入控制,大大降低了风电场自动控制的难度,提升了风电场的管理和运行水平,并通过风电场的最大可发有功功率值和风电场的最小可发有功功率值的限制对计算的风电场参与电网频率控制后的风电场有功功率参考值时进行修正,提升了频率控制的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电调度自动化领域,具体涉及一种风电场控制方法和装置。
背景技术
目前,风电场的控制包括有功控制和无功电压控制,其中有功控制通过有功自动控制实现,有功自动控制系统自动接收调度主站下发的有功控制指令,进行安全判断和误差修正后,对风机有功出力进行调节,使风电场总有功保持或接近有功控制指令值。无功电压控制通过无功电压自动控制系统实现,无功电压自动控制系统以并网点电压或无功为控制目标,自动接收调度主站下发的电压/无功目标指令,计算无功偏差或无功调节量,对可控无功补偿设备和风机进行调节,实现调度对风电场并网点的电压或无功的要求。
上述现有技术中的有功自动控制和无功电压自动控制通过不同平台实现,不同平台相互独立,之间缺乏信息交互,风电场自动控制的难度大。
发明内容
为了克服上述现有技术中风电场自动控制难度大的不足,本发明提供一种风电场控制方法和装置,利用了间隔层统一获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令;基于运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令;基于风电机组控制指令通过现地层对风电机组进行控制,实现了对风电场的集中控制,兼顾风电场与电网站控层之间协调配合运行的风电场电网接入控制,大大降低了风电场自动控制的难度。
为了实现上述发明目的,本发明采取如下技术方案:
本发明提供一种风电场控制方法,包括:
间隔层获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令;
基于所述运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令;
基于所述风电机组控制指令通过现地层对风电机组进行控制。
风电场控制指令为有功控制指令、无功控制指令或电压控制指令。
所述基于所述运行信息和有功控制指令生成风电机组控制指令,包括:
间隔层对所述风电场的运行信息中的并网点频率进行判断;
当所述并网点频率不在频率死区范围内时,计算风电场参与频率控制的有功功率调节量;
将风电场参与频率控制的有功功率调节量与有功控制指令求和,得到风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值;
根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正;
基于风电场的运行状态,并根据风电机组的容量比例和修正后的风电场有功功率参考值得到风电机组控制指令。
所述风电场参与频率控制的有功功率调节量按下式确定:
其中,ΔPf为风电场参与频率控制的有功功率调节量,f为风电场并网点频率,fL为频率死区下限值,fH为频率死区上限值,kL为风电场并网点频率低于额定频率时的功频调节系数,kH为风电场并网点频率高于额定频率时的功频调节系数。
所述根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正,包括:
若ΔPf>0且Pref1≥Pmax,将Pref1修正为Pmax;
若ΔPf<0且Pref1≤Pmin,将Pref1修正为Pmin;
其中,Pmax为风电场的最大可发有功功率,Pmin为风电场的最小可发有功功率,Pref1为风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值。
所述基于所述运行信息和有功控制指令生成风电机组控制指令,包括:
将有功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的有功功率做差,得到风电场并网点的有功功率偏差;
当风电场并网点的有功功率偏差不在有功功率死区范围内时,确定风电场在控制周期内的有功功率调节量限值;
根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量;
根据风电场并网点的有功功率调节量得到风电机组控制指令。
所述风电场在控制周期内的有功功率调节量限值按下式确定:
其中,Plim为风电场在控制周期内的有功功率调节量限值,Rmin为风电场有功功率最大变化速率,T为控制周期。
所述根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量,包括:
1)当|ΔP|<Plim时,Padjust=ΔP;
2)当|ΔP|≥Plim且ΔP≥Plim时,Padjust=Plim;当|ΔP|≥Plim且ΔP≤-Plim,则Padjust=-Plim;
其中,Padjust为风电场并网点的有功功率调节量,ΔP为风电场并网点的有功功率偏差。
所述根据风电场并网点的有功功率调节量得到风电机组控制指令,如下式:
其中,为第i台风电机组的有功控制指令,为第i台风电机组的当前有功功率输出值,为第i台风电机组的有功功率调节量的分配系数。
所述基于所述运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令,包括:
将无功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的无功功率做差,得到风电场并网点的无功功率偏差;
当风电场并网点的无功功率偏差不在无功功率死区范围内时,根据风电场并网点的无功功率偏差得到风电机组控制指令。
所述根据风电场并网点的无功功率偏差得到风电机组控制指令,如下式:
其中,为将风电场并网点的无功功率偏差分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数,ΔQ为风电场并网点的无功功率偏差。
所述基于所述运行信息和电压控制指令生成风电机组控制指令,包括:
将电压控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的电压做差,得到风电场并网点的电压偏差;
当风电场并网点的电压偏差不在电压死区范围内时,根据风电场并网点的电压偏差确定风电场并网点的无功功率调节量;
根据风电场并网点的无功功率调节量得到风电机组控制指令。
所述根据风电场并网点的电压偏差确定风电场并网点的无功功率调节量,如下式:
Qadjust=S×ΔV
其中,Qadjust为风电场并网点的无功功率调节量,S为风电场并网点无功功率关于并网点电压的灵敏度,ΔV为风电场并网点的电压偏差。
所述根据风电场并网点的无功功率调节量得到风电机组控制指令,如下式:
其中,为将风电场并网点的无功功率调节量分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数。
另一方面,本发明还提供一种风电场控制装置,包括:
站控层,用于实时监控风电场中风电机组的运行状态,并发送风电场控制指令给间隔层;
间隔层,用于获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令,基于所述运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令,并将风电机组控制指令发送给现地层;
现地层,用于接收风电机组控制指令,对风电机组进行控制。
风电场控制指令为有功控制指令、无功控制指令或电压控制指令。
所述间隔层包括:
频率控制模块,用于根据风电场的运行信息中的风电场并网点频率控制风电场并网点的有功功率;
有功控制模块,用于根据站控层的有功控制指令控制风电场的运行信息中的风电场并网点的有功功率;
无功控制模块,用于根据站控层的无功控制指令控制风电场的运行信息中的风电场并网点的无功功率;
电压控制模块,用于根据站控层的电压控制指令控制风电场的运行信息中的风电场并网点的电压。
所述频率控制模块包括:
第一判断单元,用于对所述风电场的运行信息中的并网点频率进行判断;
第一有功功率调节量确定单元,当所述并网点频率不在频率死区范围内时,计算风电场参与频率控制的有功功率调节量;
有功功率参考值确定单元,将风电场参与频率控制的有功功率调节量与有功控制指令求和,得到风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值;
修正单元,用于根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正;
第一风电机组控制指令确定单元,基于风电场的运行状态,并根据风电机组的容量比例和修正后的风电场有功功率参考值得到风电机组控制指令。
所述第一有功功率调节量确定单元按下式确定风电场参与频率控制的有功功率调节量:
其中,ΔPf为风电场参与频率控制的有功功率调节量,f为风电场并网点频率,fL为频率死区下限值,fH为频率死区上限值,kL为风电场并网点频率低于额定频率时的功频调节系数,kH为风电场并网点频率高于额定频率时的功频调节系数。
所述修正单元具体用于:
若ΔPf>0且Pref1≥Pmax,将Pref1修正为Pmax;
若ΔPf<0且Pref1≤Pmin,将Pref1修正为Pmin;
其中,Pmax为风电场的最大可发有功功率,Pmin为风电场的最小可发有功功率,Pref1为风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值。
所述有功控制模块包括:
有功功率偏差确定单元,用于将有功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的有功功率做差,得到风电场并网点的有功功率偏差;
有功功率调节量限值确定单元,用于当风电场并网点的有功功率偏差不在有功功率死区范围内时,确定风电场在控制周期内的有功功率调节量限值;
第二有功功率调节量确定单元,用于根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量;
第二风电机组控制指令确定单元,用于根据风电场并网点的有功功率调节量得到风电机组控制指令。
所述有功功率调节量限值确定单元按下式确定风电场在控制周期内的有功功率调节量限值:
其中,Plim为风电场在控制周期内的有功功率调节量限值,Rmin为风电场有功功率最大变化速率,T为控制周期。
所述第二有功功率调节量确定单元具体用于:
1)当|ΔP|<Plim时,Padjust=ΔP;
2)当|ΔP|≥Plim且ΔP≥Plim时,Padjust=Plim;当|ΔP|≥Plim且ΔP≤-Plim,则Padjust=-Plim;
其中,Padjust为风电场并网点的有功功率调节量,ΔP为风电场并网点的有功功率偏差。
所述第二风电机组控制指令确定单元按下式得到有功控制指令:
其中,为第i台风电机组的有功控制指令,为第i台风电机组的当前有功功率输出值,为第i台风电机组的有功功率调节量的分配系数。
所述无功功率控制模块包括:
无功功率偏差确定单元,用于将无功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的无功功率做差,得到风电场并网点的无功功率偏差;
第三风电机组控制指令确定单元,用于当风电场并网点的无功功率偏差不在无功功率死区范围内时,根据风电场并网点的无功功率偏差得到风电机组控制指令。
所述第三风电机组控制指令确定单元按下式确定风电机组控制指令:
其中,为将风电场并网点的无功功率偏差分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数,ΔQ为风电场并网点的无功功率偏差。
所述电压控制模块包括:
电压偏差确定单元,用于将电压控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的电压做差,得到风电场并网点的电压偏差;
无功功率调节量确定单元,用于当风电场并网点的电压偏差不在电压死区范围内时,根据风电场并网点的电压偏差确定风电场并网点的无功功率调节量;
第四风电机组控制指令确定单元,用于根据风电场并网点的无功功率调节量得到风电机组控制指令。
所述无功功率调节量确定单元按下式确定风电场并网点的无功功率调节量:
Qadjust=S×ΔV
其中,Qadjust为风电场并网点的无功功率调节量,S为风电场并网点无功功率关于并网点电压的灵敏度,ΔV为风电场并网点的电压偏差。
所述第四风电机组控制指令确定单元按下式确定风电机组控制指令:
其中,为将风电场并网点的无功功率调节量分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数。
与最接近的现有技术相比,本发明提供的技术方案具有以下有益效果:
本发明提供的风电场控制方法,先利用了间隔层统一获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令,然后基于运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令,最后基于风电机组控制指令通过现地层对风电机组进行控制,实现了对风电场的集中控制,兼顾风电场与电网站控层之间协调配合运行的风电场电网接入控制,大大降低了风电场自动控制的难度;
本发明提供的风电场控制装置包括站控层、间隔层和现地层,站控层用于实时监控风电场中风电机组的运行状态,并发送风电场控制指令给间隔层;间隔层用于获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令,基于运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令,并将风电机组控制指令发送给现地层;现地层用于接收风电机组控制指令,对风电机组进行控制,实现了对风电场的集中控制,兼顾风电场与电网站控层之间协调配合运行的风电场电网接入控制,大大降低了风电场自动控制的难度;
本发明在站控层和现地层之间增加了作为风电场接入控制单元的间隔层,实现了频率、风电场有功频率、无功电压的综合控制,提升了风电场的管理和运行水平;
本发明考虑了风电场参与电网频率调节的需求,在间隔层中进行频率控制,提升了风电场对电网频率的主动支撑能力;
本发明间隔层中的频率控制单元通过风电场的最大可发有功功率值和风电场的最小可发有功功率值的限制对计算的风电场参与电网频率控制后的风电场有功功率参考值时进行修正,提升了频率控制的准确性;
本发明间隔层中的有功控制单元在计算风电场在控制周期内的有功功率调节量限值时,考虑了标准中对风电场有功功率变化速率的要求,能更好地满足风电场并网运行的相关标准。
附图说明
图1是本发明实施例中风电场控制方法流程图;
图2是本发明实施例中风电场频率控制流程图;
图3是本发明实施例中风电场有功控制流程图;
图4是本发明实施例中风电场无功控制流程图;
图5是本发明实施例中风电场电压控制流程图;
图6是本发明实施例中风电场控制装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种风电场控制方法,具体流程图如图1所示,具体过程如下:
S101:间隔层获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令;
S102:基于运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令;
S103:基于风电机组控制指令通过现地层对风电机组进行控制。
上述的风电场控制指令为有功控制指令、无功控制指令或电压控制指令。
S102中,基于运行信息和有功控制指令生成风电机组控制指令,即基于运行信息和风电场控制指令对风电场进行频率控制,流程图如图2所示,具体过程如下:
间隔层对风电场的运行信息中的并网点频率进行判断;
当并网点频率不在频率死区范围内时,计算风电场参与频率控制的有功功率调节量;
将风电场参与频率控制的有功功率调节量与有功控制指令求和,得到风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值;
根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正;
基于风电场的运行状态,并根据风电机组的容量比例和修正后的风电场有功功率参考值得到风电机组控制指令。
上述的风电场参与频率控制的有功功率调节量按下式确定:
其中,ΔPf为风电场参与频率控制的有功功率调节量,f为风电场并网点频率,fL为频率死区下限值,fH为频率死区上限值,kL为风电场并网点频率低于额定频率时的功频调节系数,kH为风电场并网点频率高于额定频率时的功频调节系数。
上述的根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正,包括:
若ΔPf>0且Pref1≥Pmax,将Pref1修正为Pmax;
若ΔPf<0且Pref1≤Pmin,将Pref1修正为Pmin;
其中,Pmax为风电场的最大可发有功功率,Pmin为风电场的最小可发有功功率,Pref1为风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值。
上述S102中,基于运行信息和有功控制指令生成风电机组控制指令,即基于运行信息和风电场控制指令对风电场进行有功控制,流程图如图3所示,具体过程如下:
将有功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的有功功率做差,得到风电场并网点的有功功率偏差;
当风电场并网点的有功功率偏差不在有功功率死区范围内时,确定风电场在控制周期内的有功功率调节量限值;
根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量;
根据风电场并网点的有功功率调节量得到风电机组控制指令。
风电场在控制周期内的有功功率调节量限值按下式确定:
其中,Plim为风电场在控制周期内的有功功率调节量限值,Rmin为风电场有功功率最大变化速率,T为控制周期。
根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量,包括:
1)当|ΔP|<Plim时,Padjust=ΔP;
2)当|ΔP|≥Plim且ΔP≥Plim时,Padjust=Plim;当|ΔP|≥Plim且ΔP≤-Plim,则Padjust=-Plim;
其中,Padjust为风电场并网点的有功功率调节量,ΔP为风电场并网点的有功功率偏差。
根据风电场并网点的有功功率调节量得到风电机组控制指令,如下式:
其中,为第i台风电机组的有功控制指令,为第i台风电机组的当前有功功率输出值,为第i台风电机组的有功功率调节量的分配系数。
上述S102中,基于运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令,即基于运行信息和风电场控制指令对风电场进行无功控制,流程图如图4所示,具体过程如下:
将无功控制指令与风电场的运行信息中的风电场并网点的无功功率做差,得到风电场并网点的无功功率偏差;
当风电场并网点的无功功率偏差不在无功功率死区范围内时,根据风电场并网点的无功功率偏差得到风电机组控制指令。
所述根据风电场并网点的无功功率偏差得到风电机组控制指令,如下式:
其中,为将风电场并网点的无功功率偏差分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数,ΔQ为风电场并网点的无功功率偏差。
上述S102中,基于运行信息和电压控制指令生成风电机组控制指令,即基于运行信息和风电场控制指令对风电场进行电压控制,流程图如图5所示,具体过程如下:
将电压控制指令与风电场的运行信息中的风电场并网点的电压做差,得到风电场并网点的电压偏差;
当风电场并网点的电压偏差不在电压死区范围内时,根据风电场并网点的电压偏差确定风电场并网点的无功功率调节量;
根据风电场并网点的无功功率调节量得到风电机组控制指令。
根据风电场并网点的电压偏差确定风电场并网点的无功功率调节量,如下式:
Qadjust=S×ΔV
其中,Qadjust为风电场并网点的无功功率调节量,S为风电场并网点无功功率关于并网点电压的灵敏度,ΔV为风电场并网点的电压偏差。
上述根据风电场并网点的无功功率调节量得到风电机组控制指令,如下式:
其中,为将风电场并网点的无功功率调节量分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数。
基于同一发明构思,本发明实施例提供了一种风电场控制装置,具体结构图如图6所示,图6中,站控层包括操作员工作站、SCADA服务器、五防工作站、管理工作站、风电预报工作站、Web服务器和网络打印机,间隔层包括频率控制单元、有功控制单元、无功控制单元和电压控制单元,,现地层包括现地控制单元、风电机组和测风塔。本发明实施例提供的风电场控制系统包括站控层、间隔层和现地层,下面分别介绍上述几个部分的功能:
站控层,用于实时监控风电场中风电机组的运行状态,并发送风电场控制指令给间隔层;
间隔层,用于获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令,基于运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令,并将风电机组控制指令发送给现地层;
现地层,用于接收风电机组控制指令,对风电机组进行控制。
风电场控制指令为有功控制指令、无功控制指令或电压控制指令。
上述的间隔层包括:
频率控制模块,用于根据风电场的运行信息中的风电场并网点频率控制风电场并网点的有功功率;
有功控制模块,用于根据站控层的有功控制指令控制风电场的运行信息中的风电场并网点的有功功率;
无功控制模块,用于根据站控层的无功控制指令控制风电场的运行信息中的风电场并网点的无功功率;
电压控制模块,用于根据站控层的电压控制指令控制风电场的运行信息中的风电场并网点的电压。
上述的频率控制模块具体包括:
第一判断单元,用于对所述风电场的运行信息中的并网点频率进行判断;
第一有功功率调节量确定单元,当并网点频率不在频率死区范围内时,计算风电场参与频率控制的有功功率调节量;
有功功率参考值确定单元,将风电场参与频率控制的有功功率调节量与有功控制指令求和,得到风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值;
修正单元,用于根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正;
第一风电机组控制指令确定单元,基于风电场的运行状态,并根据风电机组的容量比例和修正后的风电场有功功率参考值得到风电机组控制指令。
上述第一有功功率调节量确定单元按下式确定风电场参与频率控制的有功功率调节量:
其中,ΔPf为风电场参与频率控制的有功功率调节量,f为风电场并网点频率,fL为频率死区下限值,fH为频率死区上限值,kL为风电场并网点频率低于额定频率时的功频调节系数,kH为风电场并网点频率高于额定频率时的功频调节系数。
修正单元根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正,具体过程如下:
若ΔPf>0且Pref1≥Pmax,将Pref1修正为Pmax;
若ΔPf<0且Pref1≤Pmin,将Pref1修正为Pmin;
其中,Pmax为风电场的最大可发有功功率,Pmin为风电场的最小可发有功功率,Pref1为风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值。
有功控制模块包括:
有功功率偏差确定单元,用于将有功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的有功功率做差,得到风电场并网点的有功功率偏差;
有功功率调节量限值确定单元,用于当风电场并网点的有功功率偏差不在有功功率死区范围内时,确定风电场在控制周期内的有功功率调节量限值;
第二有功功率调节量确定单元,用于根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量;
第二风电机组控制指令确定单元,用于根据风电场并网点的有功功率调节量得到风电机组控制指令。
有功功率调节量限值确定单元按下式确定风电场在控制周期内的有功功率调节量限值:
其中,Plim为风电场在控制周期内的有功功率调节量限值,Rmin为风电场有功功率最大变化速率,T为控制周期。
第二有功功率调节量确定单元根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量,具体过程如下:
1)当|ΔP|<Plim时,Padjust=ΔP;
2)当|ΔP|≥Plim且ΔP≥Plim时,Padjust=Plim;当|ΔP|≥Plim且ΔP≤-Plim,则Padjust=-Plim;
其中,Padjust为风电场并网点的有功功率调节量,ΔP为风电场并网点的有功功率偏差。
第二风电机组控制指令确定单元按下式得到有功控制指令:
其中,为第i台风电机组的有功控制指令,为第i台风电机组的当前有功功率输出值,为第i台风电机组的有功功率调节量的分配系数。
无功功率控制模块包括:
无功功率偏差确定单元,用于将无功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的无功功率做差,得到风电场并网点的无功功率偏差;
第三风电机组控制指令确定单元,用于当风电场并网点的无功功率偏差不在无功功率死区范围内时,根据风电场并网点的无功功率偏差得到风电机组控制指令。
第三风电机组控制指令确定单元按下式确定风电机组控制指令:
其中,为将风电场并网点的无功功率偏差分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数,ΔQ为风电场并网点的无功功率偏差。
电压控制模块包括:
电压偏差确定单元,用于将电压控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的电压做差,得到风电场并网点的电压偏差;
无功功率调节量确定单元,用于当风电场并网点的电压偏差不在电压死区范围内时,根据风电场并网点的电压偏差确定风电场并网点的无功功率调节量;
第四风电机组控制指令确定单元,用于根据风电场并网点的无功功率调节量得到风电机组控制指令。
无功功率调节量确定单元按下式确定风电场并网点的无功功率调节量:
Qadjust=S×ΔV
其中,Qadjust为风电场并网点的无功功率调节量,S为风电场并网点无功功率关于并网点电压的灵敏度,ΔV为风电场并网点的电压偏差。
第四风电机组控制指令确定单元按下式确定风电机组控制指令:
其中,为将风电场并网点的无功功率调节量分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数。
为了描述的方便,以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (29)
1.一种风电场控制方法,其特征在于,包括:
间隔层获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令;
基于所述运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令;
基于所述风电机组控制指令通过现地层对风电机组进行控制。
2.根据权利要求1所述的风电场控制方法,其特征在于,所述风电场控制指令为有功控制指令、无功控制指令或电压控制指令。
3.根据权利要求2所述的风电场控制方法,其特征在于,基于所述运行信息和有功控制指令生成风电机组控制指令,包括:
间隔层对所述风电场的运行信息中的并网点频率进行判断;
当所述并网点频率不在频率死区范围内时,计算风电场参与频率控制的有功功率调节量;
将风电场参与频率控制的有功功率调节量与有功控制指令求和,得到风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值;
根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正;
基于风电场的运行状态,并根据风电机组的容量比例和修正后的风电场有功功率参考值得到风电机组控制指令。
4.根据权利要求3所述的风电场控制方法,其特征在于,所述风电场参与频率控制的有功功率调节量按下式确定:
其中,ΔPf为风电场参与频率控制的有功功率调节量,f为风电场并网点频率,fL为频率死区下限值,fH为频率死区上限值,kL为风电场并网点频率低于额定频率时的功频调节系数,kH为风电场并网点频率高于额定频率时的功频调节系数。
5.根据权利要求4所述的风电场控制方法,其特征在于,所述根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正,包括:
若ΔPf>0且Pref1≥Pmax,将Pref1修正为Pmax;
若ΔPf<0且Pref1≤Pmin,将Pref1修正为Pmin;
其中,Pmax为风电场的最大可发有功功率,Pmin为风电场的最小可发有功功率,Pref1为风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值。
6.根据权利要求2所述的风电场控制方法,其特征在于,基于所述运行信息和有功控制指令生成风电机组控制指令,还包括:
将有功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的有功功率做差,得到风电场并网点的有功功率偏差;
当风电场并网点的有功功率偏差不在有功功率死区范围内时,确定风电场在控制周期内的有功功率调节量限值;
根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量;
根据风电场并网点的有功功率调节量得到风电机组控制指令。
7.根据权利要求6所述的风电场控制方法,其特征在于,所述风电场在控制周期内的有功功率调节量限值按下式确定:
其中,Plim为风电场在控制周期内的有功功率调节量限值,Rmin为风电场有功功率最大变化速率,T为控制周期。
8.根据权利要求7所述的风电场控制方法,其特征在于,所述根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量,包括:
1)当|ΔP|<Plim时,Padjust=ΔP;
2)当|ΔP|≥Plim且ΔP≥Plim时,Padjust=Plim;当|ΔP|≥Plim且ΔP≤-Plim,则Padjust=-Plim;
其中,Padjust为风电场并网点的有功功率调节量,ΔP为风电场并网点的有功功率偏差。
9.根据权利要求8所述的风电场控制方法,其特征在于,所述根据风电场并网点的有功功率调节量得到风电机组控制指令,如下式:
其中,Pi ref为第i台风电机组的有功控制指令,Pi o为第i台风电机组的当前有功功率输出值,为第i台风电机组的有功功率调节量的分配系数。
10.根据权利要求2所述的风电场控制方法,其特征在于,基于所述运行信息和无功控制指令生成风电机组控制指令,包括:
将无功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的无功功率做差,得到风电场并网点的无功功率偏差;
当风电场并网点的无功功率偏差不在无功功率死区范围内时,根据风电场并网点的无功功率偏差得到风电机组控制指令。
11.根据权利要求10所述的风电场控制方法,其特征在于,所述根据风电场并网点的无功功率偏差得到风电机组控制指令,如下式:
其中,为将风电场并网点的无功功率偏差分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,Qi o为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数,ΔQ为风电场并网点的无功功率偏差。
12.根据权利要求2所述的风电场控制方法,其特征在于,基于所述运行信息和电压控制指令生成风电机组控制指令,包括:
将电压控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的电压做差,得到风电场并网点的电压偏差;
当风电场并网点的电压偏差不在电压死区范围内时,根据风电场并网点的电压偏差确定风电场并网点的无功功率调节量;
根据风电场并网点的无功功率调节量得到风电机组控制指令。
13.根据权利要求12所述的风电场控制方法,其特征在于,所述根据风电场并网点的电压偏差确定风电场并网点的无功功率调节量,如下式:
Qadjust=S×ΔV
其中,Qadjust为风电场并网点的无功功率调节量,S为风电场并网点无功功率关于并网点电压的灵敏度,ΔV为风电场并网点的电压偏差。
14.根据权利要求13所述的风电场控制方法,其特征在于,所述根据风电场并网点的无功功率调节量得到风电机组控制指令,如下式:
其中,为将风电场并网点的无功功率调节量分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,Qi o为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数。
15.一种风电场控制装置,其特征在于,包括:
站控层,用于实时监控风电场中风电机组的运行状态,并发送风电场控制指令给间隔层;
间隔层,用于获取风电场的运行信息和站控层的风电场控制指令,基于所述运行信息和风电场控制指令生成风电机组控制指令,并将风电机组控制指令发送给现地层;
现地层,用于接收风电机组控制指令,对风电机组进行控制。
16.根据权利要求15所述的风电场控制装置,其特征在于,所述风电场控制指令为有功控制指令、无功控制指令或电压控制指令。
17.根据权利要求16所述的风电场控制装置,其特征在于,所述间隔层包括:
频率控制模块,用于根据风电场的运行信息中的风电场并网点频率控制风电场并网点的有功功率;
有功控制模块,用于根据有功控制指令控制风电场的运行信息中的风电场并网点的有功功率;
无功控制模块,用于根据无功控制指令控制风电场的运行信息中的风电场并网点的无功功率;
电压控制模块,用于根据电压控制指令控制风电场的运行信息中的风电场并网点的电压。
18.根据权利要求17所述的风电场控制装置,其特征在于,所述频率控制模块包括:
第一判断单元,用于对所述风电场的运行信息中的并网点频率进行判断;
第一有功功率调节量确定单元,当所述并网点频率不在频率死区范围内时,计算风电场参与频率控制的有功功率调节量;
有功功率参考值确定单元,将风电场参与频率控制的有功功率调节量与有功控制指令求和,得到风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值;
修正单元,用于根据风电场的最大可发有功功率和最小可发有功功率对风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值进行修正;
第一风电机组控制指令确定单元,基于风电场的运行状态,并根据风电机组的容量比例和修正后的风电场有功功率参考值得到风电机组控制指令。
19.根据权利要求18所述的风电场控制装置,其特征在于,所述第一有功功率调节量确定单元按下式确定风电场参与频率控制的有功功率调节量:
其中,ΔPf为风电场参与频率控制的有功功率调节量,f为风电场并网点频率,fL为频率死区下限值,fH为频率死区上限值,kL为风电场并网点频率低于额定频率时的功频调节系数,kH为风电场并网点频率高于额定频率时的功频调节系数。
20.根据权利要求19所述的风电场控制装置,其特征在于,所述修正单元具体用于:
若ΔPf>0且Pref1≥Pmax,将Pref1修正为Pmax;
若ΔPf<0且Pref1≤Pmin,将Pref1修正为Pmin;
其中,Pmax为风电场的最大可发有功功率,Pmin为风电场的最小可发有功功率,Pref1为风电场参与频率控制后的风电场有功功率参考值。
21.根据权利要求17所述的风电场控制装置,其特征在于,所述有功控制模块包括:
有功功率偏差确定单元,用于将有功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的有功功率做差,得到风电场并网点的有功功率偏差;
有功功率调节量限值确定单元,用于当风电场并网点的有功功率偏差不在有功功率死区范围内时,确定风电场在控制周期内的有功功率调节量限值;
第二有功功率调节量确定单元,用于根据风电场在控制周期内的有功功率调节量限值确定风电场并网点的有功功率调节量;
第二风电机组控制指令确定单元,用于根据风电场并网点的有功功率调节量得到风电机组控制指令。
22.根据权利要求20所述的风电场控制装置,其特征在于,所述有功功率调节量限值确定单元按下式确定风电场在控制周期内的有功功率调节量限值:
其中,Plim为风电场在控制周期内的有功功率调节量限值,Rmin为风电场有功功率最大变化速率,T为控制周期。
23.根据权利要求21所述的风电场控制装置,其特征在于,所述第二有功功率调节量确定单元具体用于:
1)当|ΔP|<Plim时,Padjust=ΔP;
2)当|ΔP|≥Plim且ΔP≥Plim时,Padjust=Plim;当|ΔP|≥Plim且ΔP≤-Plim,则Padjust=-Plim;
其中,Padjust为风电场并网点的有功功率调节量,ΔP为风电场并网点的有功功率偏差。
24.根据权利要求23所述的风电场控制装置,其特征在于,所述第二风电机组控制指令确定单元按下式得到有功控制指令:
其中,Pi ref为第i台风电机组的有功控制指令,Pi o为第i台风电机组的当前有功功率输出值,为第i台风电机组的有功功率调节量的分配系数。
25.根据权利要求17所述的风电场控制装置,其特征在于,所述无功功率控制模块包括:
无功功率偏差确定单元,用于将无功控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的无功功率做差,得到风电场并网点的无功功率偏差;
第三风电机组控制指令确定单元,用于当风电场并网点的无功功率偏差不在无功功率死区范围内时,根据风电场并网点的无功功率偏差得到风电机组控制指令。
26.根据权利要求25所述的风电场控制装置,其特征在于,所述第三风电机组控制指令确定单元按下式确定风电机组控制指令:
其中,为将风电场并网点的无功功率偏差分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,Qi o为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数,ΔQ为风电场并网点的无功功率偏差。
27.根据权利要求17所述的风电场控制装置,其特征在于,所述电压控制模块包括:
电压偏差确定单元,用于将电压控制指令与所述风电场的运行信息中的风电场并网点的电压做差,得到风电场并网点的电压偏差;
无功功率调节量确定单元,用于当风电场并网点的电压偏差不在电压死区范围内时,根据风电场并网点的电压偏差确定风电场并网点的无功功率调节量;
第四风电机组控制指令确定单元,用于根据风电场并网点的无功功率调节量得到风电机组控制指令。
28.根据权利要求27所述的风电场控制装置,其特征在于,所述无功功率调节量确定单元按下式确定风电场并网点的无功功率调节量:
Qadjust=S×ΔV
其中,Qadjust为风电场并网点的无功功率调节量,S为风电场并网点无功功率关于并网点电压的灵敏度,ΔV为风电场并网点的电压偏差。
29.根据权利要求28所述的风电场控制装置,其特征在于,所述第四风电机组控制指令确定单元按下式确定风电机组控制指令:
其中,为将风电场并网点的无功功率调节量分配到风电机组后第i台风电机组的无功控制指令,Qi o为第i台风电机组的当前无功功率输出值,为第i台风电机组的无功功率调节量的分配系数。
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