CN109494797A - 一种风电有功功率自动控制的方法 - Google Patents

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钱霜秋
黄霆
徐晓轶
吉宇
季晨宇
代克丽
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Abstract

本发明公开了一种风电有功功率自动控制方法，具有最大出力模式控制程序、计划跟踪模式控制程序和自适应调节模式控制程序。本发明具有比较强大的风电场接入电网的电力实时输出与运行控制功能，能够较好地与我国电网调度接口，有利于并网风电场与接入地区电网相互协调配合运行，提高风电场的自动化控制及管理运行水平。

Description

一种风电有功功率自动控制的方法
技术领域
本发明属于电网技术领域，涉及到一种风电有功功率自动控制方法。
背景技术
近10年来，风力发电在全球以年增长率超过30％而成为发展最快的清洁能源。目前，风力发电的核心控制技术一直掌握在国外企业手中，风电场监控系统等核心控制技术尚未实现国产化，机组控制系统、风电场监控系统等相关控制产品完全依赖进口。随着风电场数量的增加和规模的扩大、风电场监控系统受制于人给风电场的运行管理带来的弊端也日趋明显。
目前，我国风电场多为大规模风电场集中接入电力系统，风电场的总容量一般有几十MW 到几百MW，国内风电运营公司下属的风电场的远程监控和运营情况只能通过风电机组厂商各自配套的监控软件来实现，由于国内风电机组机型的多样性，而每一种机型的控制系统都不一样，都需要一套相应的中央集控软件和相应的远程监控软件，这些软件随着厂商的不同而不同，无法提供在线自动功率调节功能，风电场的输出功率调节大多采用人工设定的方式进行调节，响应慢，效率低，无法满足电网对其可控及可调的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明一种风电有功功率自动控制方法，能够克服现有风电场监控系统无法实现风电场在线自动功率调节的问题。
本发明具体为一种风电有功功率自动控制方法，具有最大出力模式控制程序、计划跟踪模式控制程序和自适应调节模式控制程序。
进一步的所述的风电有功功率自动控制方法包括以下步骤：
a、判断控制模式，若为最大出力模式，进入步骤b，若为计划跟踪模式，进入步骤c，若为自适应调节模式，进入步骤d，
b、根据设定的有功最大变化率λ，按每分钟增加λPmax将风电场实时有功出力调节至 min{Pmax,Pava}，其中，Pmax为风电场的最大有功出力，Pava为风电场可用最大有功出力，当风电场装机容量Pins<30MW时，λ·Prmax≤6MW/min，当30MW≤Pins≤150MW时，λ·Prmax≤Pins/5，当Pins>150MW 时，λ·Prmax≤30MW/min，进入步骤e，
c、根据设定的有功最大变化率λ，按每分钟增加λPmax将风电场实时有功出力调节至 min{Pplan,Pava}，其中，Pplan为调度部门下发的发电计划，进入步骤e，
d、判断电网频率信息，当电网频率高于51Hz，根据设定的有功最大变化率λ，按每分钟减少λPmax将风电场实时有功出力下调至αPpre，当电网频率高于49Hz，按每分钟增加λPmax将风电场实时有功出力上调至min{βPpre,Pava}，其中，α为下调系数，范围为0至0.8，β为上调系数，范围为1至1.5，Ppre为当前风电场有功功率输出，进入步骤e，
e、将得到的风电场实时有功出力按风电机组容量比例分配到每台风电机组，进行有功调控，完成一次风电场有功出力控制，
f、对调控后的风电场实时有功出力进行采样，若满足有功出力调控指令的要求，退出控制，等待下一个调控指令，否则，经1s延时，回到步骤a。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明为风电场监控系统提供了风电有功功率自动控制方法，具有比较强大的风电功率自动化控制功能，并能够较好地与我国电网调度控制系统接口，将风电场的运行数据发送到电网调度系统，并从调度系统接收电网的调度指令，根据电网调度中心的要求、地区电网运行的需求和风电场的工况进行电力实时输出与运行控制，能够在风电场级对风电场的实时出力进行统一规划，有利于并网风电场与接入地区电网相互协调配合运行。
(2)本发明的风电有功功率自动控制方法能够提高风电场的自动化、运行及管理水平。
附图说明
图1为发明一种风电有功功率自动控制功能示意图；
图2为图1中风电有功功率自动控制程序的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对发明一种风电有功功率自动控制方法具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明具体为一种风电有功功率自动控制方法，本发明风电有功功率自动控制方法具有最大出力模式控制程序、计划跟踪模式控制程序和自适应调节模式控制程序。
实例一：如图2所示，本发明风电有功功率自动控制方法中用于采用最大出力模式的风电场有功功率自动控制程序。
该并网风电场总有功容量为100MW，无功容量为±33.5MVar，由67台单机有功容量为 1.5MW、无功容量为±0.5MVar的双馈异步风电机组构成，风电场初始有功出力为60MW，每台风电机组的初始有功出力为0.89MW，每分钟最大有功变化率为额定有功容量的2％。随着风速变化使风电场的最大有功出力增加到70MW，由于最大有功变化率的限制，风电场将逐步调整其有功出力，风电场有功出力每分钟调整2MW，即每台风电机组每分钟调整有功出力0.03MW。这样，经过5分钟的调控，风电场可以将有功出力调整到70MW，完成风速变化要求的有功调整量，此时，每台风电机组的有功出力为1.045MW。
实例二：如图2所示，本发明风电自动功率控制方法中用于采用计划跟踪模式的风电场有功功率自动控制程序。
该并网风电场总有功容量为100MW，无功容量为±33.5MVA，由67台单机有功容量为1.5MW、无功容量为±0.5MVar的双馈异步风电机组构成，风电场初始有功出力为60MW，每台风电机组的初始有功出力为0.89MW，每分钟最大有功变化率为额定有功容量的2％。随着风速变化使风电场的最大有功出力增加到80MW，此时，调度中心下发计划为70MW，由于最大有功变化率的限制，风电场将逐步调整其有功出力，风电场有功出力每分钟调整2MW，即每台风电机组每分钟调整有功出力0.03MW。这样，经过5分钟的调控，风电场可以将有功出力调整到70MW，完成风速变化要求的有功调整量，此时，每台风电机组的有功出力为1.045MW。
实例三：如图2所示，本发明风电自动功率控制方法中用于采用自适应调节模式的风电场有功功率自动控制程序。
该并网风电场总有功容量为100MW，无功容量为±33.5MVA，由67台单机有功容量为1.5MW、无功容量为±0.5MVar的双馈异步风电机组构成，风电场初始有功出力为80MW，每台风电机组有功出力为1.19MW。此外，由于频率为系统全局量，即系统各处频率相同，故可以根据风电场出口变电站实测的频率作为系统频率量，设风电场有功下调系数为0.28。首先，测得系统频率为50.9Hz，在50.2Hz～51Hz之间，频率出现异常，需要风电场调整有功出力对系统进行支持；其次，根据设定的最大有功变化率，每分钟最大有功变化为20MW，由于求得风电场每分钟的有功出力变化为22.4MW，大于20MW，故取为20MW；此时风电场的有功出力降低至60MW，将20MW的有功出力调整量按风电机组容量比例分配到各台风电机组后为每台风电机组降低 0.3MW，调整后每台风电机组的有功出力为0.89MW，由于风电场所连接的主电网内的调频机组也参与调频，经过一次有功调控后，系统频率恢复到50.5Hz。经1s延时后，风电场出口变电站的实测系统频率为50.4Hz，仍然异常，重复上述步骤进行风电场有功出力的调节。此时，求得风电场每分钟的有功出力变化16.8MW，此时风电场的有功出力降至43.2MW，将16.8MW 的有功出力调整量按风电机组容量比例分配到各台风电机组后每台风电机组降低0.25MW，调整后每台风电机组的有功出力为0.64MW，再配合主电网的调频，系统频率恢复至49.8Hz，在正常范围内。采用发明的风电场能量管理系统，能够充分兼顾系统运行的特殊需求，积极参与系统调频。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅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应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (2)

1.一种风电有功功率自动控制方法，其特征在于，所述控制方法具有最大出力模式控制程序、计划跟踪模式控制程序和自适应调节模式控制程序。
2.根据权利要求1所述的一种风电有功功率自动控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
a、判断控制模式，若为最大出力模式，进入步骤b，若为计划跟踪模式，进入步骤c，若为自适应调节模式，进入步骤d；
b、根据设定的有功最大变化率λ，按每分钟增加λPmax将风电场实时有功出力调节至min{Pmax,Pava}，其中，Pmax为风电场的最大有功出力，Pava为风电场可用最大有功出力，当风电场装机容量Pins<30MW时，λ·Prmax≤6MW/min，当30MW≤Pins≤150MW时，λ·Prmax≤Pins/5，当Pins>150MW时，λ·Prmax≤30MW/min，进入步骤e；
c、根据设定的有功最大变化率λ，按每分钟增加λPmax将风电场实时有功出力调节至min{Pplan,Pava}，其中，Pplan为调度部门下发的发电计划，进入步骤e；
d、判断电网频率信息，当电网频率高于51Hz，根据设定的有功最大变化率λ，按每分钟减少λPmax将风电场实时有功出力下调至αPpre，当电网频率高于49Hz，按每分钟增加λPmax将风电场实时有功出力上调至min{βPpre,Pava}，其中，α为下调系数，范围为0至0.8，β为上调系数，范围为1至1.5，Ppre为当前风电场有功功率输出，进入步骤e；
e、将得到的风电场实时有功出力按风电机组容量比例分配到每台风电机组，进行有功调控，完成一次风电场有功出力控制；
f、对调控后的风电场实时有功出力进行采样，若满足有功出力调控指令的要求，退出控制，等待下一个调控指令，否则，经1s延时，回到步骤a。
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