CN109586332A - 一种含柔塔风电场的有功功率调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含柔塔的风电场有功功率调度方法。在全场有功功率上调和下调时，分别将可控风机按4类优先级进行分类。上调时，针对优先级1和优先级3的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，并且PAi‑Pi≤Clli+0.5(Culi‑Clli)时，如果Ti的分配值加上Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，则将Ti的有功设定值设置为Ti的分配值加上Pi；下调时，针对优先级1、优先级2以及优先级3的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值。本发明可以充分挖掘单台风机的出力能力，并且使风机自动跨越转速墙，在保证发电量的同时提升机组的安全性。
Description
技术领域
本发明属于电力工程领域，具体涉及一种含柔塔风电场的有功功率调度方法。
背景技术
近年来，风力发电在中国以及全球已经成为发展最快的清洁能源之一。受电网输送能力以及网内火电机组备用容量的限制，早期风电全额上网的运营模式已对电网安全造成极大隐患。为此，在国家电网公司制定的风电场接入标准中明确要求风电场应具备有功功率调节能力，能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。
目前，我国风电开发的重心逐渐向低风速地区转移。此前我国整机商们的一项惯用技术战略，是通过不断加长叶片，提高低风速地区机组发电量。但叶片加长有限度，否则机组载荷可受不了，因此通过加大叶轮直径而增加机组发电量的技术遇到了发展瓶颈。因此，有的厂商开始想办法利用加高塔架来提高风机的利用小时数，增加在低风速地区的机组发电量。但是，传统的塔架在高于100米后，重量会出现指数型的增加，塔架的成本变得很高，经济性非常低。所以柔塔就顺应而生，它可以将轮毂托举在空中110米至140米，在有效提高机组发电能力的同时，不会使成本增加太多。当塔架自身的频率在叶轮1阶频率以上的，是传统塔架，1P以下的，是柔塔。由于柔塔频率低于了叶轮额定转速频率，即对于柔性塔架来说从叶轮起转到叶轮达到额定转速期间会在某个转速点上与叶轮出现共振。因此，柔塔机组需要避免塔筒与叶轮之间发生共振。这就要求风电场功率调度系统需要避免将风机调度进入并停留在共振区间，从而在保证发电量的同时提高风机的安全性。
国内外对风电场的有功功率调度策略开展了一些研究，主要的策略包括：1)将风电场目标功率平均分配给各机组的方式，简便易行，缺点在于未考虑风电场内风速分布不同所引起的机组发电容量差异；2)根据风电机组的额定容量，采用容量大的机组分配有功多的原则进行等比例分配的方式，但同样未考虑风电场内风速分布不同所引起的机组发电容量差异；3)根据风电机组的实时有功功率大小，采用比例分配的方式，这种方式在一定程度上考虑了风电场内风速的分布，但没有充分挖掘单台风机的出力能力；4)对风速进行预测，基于预测风速对风电场内的风机进行有功功率分配，由于这种方式取决于风速预测的准确性，目前实用性不高。
发明内容
为了解决含柔塔风电场有功功率调度存在的上述技术问题，本发明提出一种含柔塔风电场的有功功率调度方法，在全场有功功率上调和下调时，分别对可控风机进行合理的优先级划分；根据风机的浆角裕度和实时有功功率的加权值来计算可控风机的有功功率分配值，可以充分挖掘单台风机的出力能力；并且可以使风机自动跨越转速墙，在保证发电量的同时提升机组的安全性。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
Step 1、从功率调度系统得到X，X为有功功率调控目标值，执行Step 2；
Step 2、如果X>Y，Y为全场实时有功功率总和，执行Step 3；否则执行Step 12；
Step 3、将可控风机按优先级1、优先级2、优先级3、优先级4进行分类，执行Step4，其具体步骤为：
Step 3.1、设置序号i＝1，执行Step 3.2；
Step 3.2、如果风机Ti不是样板机，处于远程控制模式和发电运行状态，并且转速不满足RAi<Rsi<RBi，Rsi为风机Ti的转速，RAi为风机Ti转速墙下限对应的转速，RBi为风机Ti转速墙上限对应的转速，执行Step 3.3；否则执行Step 3.8；
Step 3.3、设置Pli＝Pi，Pi为风机Ti的实时功率，Pli为风机Ti的有功功率设定值，执行Step 3.4；
Step 3.4、如果Pi≤Pri-Clli，并且AMi≥θ，Pri为风机Ti的额定功率，Clli为风机Ti的有功功率单次最小调整值，AMi为风机Ti叶片1的浆角减去最优浆角，θ为浆角裕度阈值，把风机编号i加入到优先级1集合Q1，执行Step 3.8；否则执行Step 3.5；
Step 3.5、如果Pri-Clli<Pi<Pri，把风机编号i加入到优先级2集合Q2，执行Step3.8；否则执行Step 3.6；
Step 3.6、如果Pi≤Pri-Clli，并且AMi≤θ，把风机编号i加入到优先级3集合Q3，执行Step 3.8；否则执行Step 3.7；
Step 3.7、如果Pi≥Pri，把风机编号i加入到优先级4集合Q4，执行Step3.8；否则执行Step 3.8；
Step 3.8、设置i＝i+1，执行Step 3.9；
Step 3.9、如果i≤|T|，执行Step 3.2；否则执行Step 4；
Step 4、如果存在优先级1的风机，执行Step 5；否则执行Step 7；
Step 5、对于优先级1的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，并且PAi-Pi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Ti的分配值加上Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，则将Ti的有功设定值设置为Ti的分配值加上Pi，更新X，执行Step 6；
Step 6、如果X大于0，执行Step 7；否则执行Step 28；
Step 7、如果存在优先级2的风机，执行Step 8；否则执行Step 10；
Step 8、对于优先级2的风机，按照实时功率从小到大的顺序分配至额定功率值，并更新X，执行Step 9；
Step 9、如果X大于0，执行Step 10；否则执行Step 28；
Step 10、如果存在优先级3的风机，执行Step 11；否则执行Step 28；
Step 11、对于优先级3的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，并且PAi-Pi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Ti的分配值加上Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，则将Ti的有功设定值设置为Ti的分配值加上Pi，执行Step 28；
Step 12、将可控风机按优先级1、优先级2、优先级3、优先级4进行分类，执行Step13；
Step 13、如果不存在优先级1、优先级2、优先级3的风机，执行Step 26；否则执行Step 14；
Step 14、如果存在优先级1的风机，执行Step 15；否则执行Step 18；
Step 15、如果X小于优先级1中所有风机的最大调整量之和，执行Step 16；否则执行Step 17；
Step 16、对于优先级1的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，并且Pi-PBi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Pi减去Ti的分配值小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，则将Ti的有功设定值设置为Pi减去Ti的分配值；优先级2、3、4的风机保持原有功功率值，执行Step 28；
Step 17、将优先级1的风机都分配最大调整量，并更新X，执行Step 18；
Step 18、如果存在优先级2的风机，执行Step 19；否则执行Step 22；
Step 19、如果X小于优先级2中所有风机的最大调整量之和，执行Step 20；否则执行Step 21；
Step 20、对于优先级2的风机，根据浆角裕度比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，并且Pi-PBi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Pi减去Ti的分配值小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，则将Ti的有功设定值设置为Pi减去Ti的分配值，优先级3、4的风机保持原有功功率值，执行Step 28；
Step 21、将优先级2的风机都分配最大调整量，并更新X，执行Step 22；
Step 22、如果存在优先级3的风机，执行Step 23；否则执行Step 28；
Step 23、如果X小于优先级3中所有风机的最大调整量之和，执行Step 24；否则执行Step 25；
Step 24、对于优先级3的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，并且Pi-PBi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Pi减去Ti的分配值小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，则将Ti的有功设定值设置为Pi减去Ti的分配值，优先级4的风机保持原有功功率值，执行Step 28；
Step 25、将优先级3的风机都分配最大调整量，执行Step 28；
Step 26、如果存在优先级4的风机，执行Step 27；否则执行Step 28；
Step 27、按浆角从小到大顺序给优先级4中的风机分配调控量至停机，执行Step28；
Step 28、得到每台风机的有功功率设定值；
Step 29、将每台风机的有功功率设定值返回给功率调度系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：有功功率调度算法在提高控制精度、响应电网指令速度以及降低风机载荷等方面具有极大的优越性，可以使风机自动跨越转速墙，在保证发电量的同时提升机组的安全性，同时适用于平原、山地和海上风场。本发明的技术效果还将在具体实施方式的阐述中得到进一步体现。
附图说明
图1为本发明实施例中柔塔机组的转矩转速曲线示意图；
图2为本发明实施例中有功功率调度算法流程图；
图3为本发明实施例中有功功率调度算法流程图中的子流程1；
图4为本发明实施例中有功功率调度算法流程图中的子流程2；
图5为本发明实施例中有功功率上调过程的可控风机优先级分类流程图；
图6为本发明实施例中有功功率上调过程的可控风机优先级分类示意图；
图7为本发明实施例中有功功率上调过程优先级1和优先级3，以及下调过程各优先级中风机有功功率的分配算法流程图；
图8为本发明实施例中有功功率上调过程分配算法的子流程1；
图9为本发明实施例中有功功率上调和下调过程分配算法的子流程2；
图10为本发明实施例中有功功率上调过程分配算法的子流程3；
图11为本发明实施例中有功功率下调过程的可控风机优先级分类流程图；
图12为本发明实施例中有功功率下调过程的可控风机优先级分类示意图；
图13为本发明实施例中有功功率下调过程分配算法的子流程1；
图14为本发明实施例中有功功率下调过程分配算法的子流程3。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
为便于理解本发明，对以下名词加以解释：
AGC：自动发电控制(Automatic Generation Control)，是并网发电厂提供的有偿辅助服务之一，发电机组在规定的出力调整范围内，跟踪电力调度交易机构下发的指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务。
样板机：根据风速按照转矩转速曲线运行，不接受功率调度的风机。
浆角裕度(AM)：叶片1的浆角减去最优浆角。
最小设定功率(Pmin)：单台风机运行时允许的最小发电功率。
最大调整量(Cul)：单台风机的有功功率单次最大调整值，不得高于额定功率，不得低于最小设定功率。
最小调整量(Cll)：单台风机的有功功率单次最小调整值。
转速墙：为了避免塔筒和叶轮的共振，而在共振转速附近设置的一个转速区间，风机需要快速穿越该区间，如图1所示，稳定状态曲线的A点和B点之间的转速区间即为转速墙。
为便于理解本发明，以下对有关符号加以解释：
X：有功功率调控目标值。
Y：全场实时有功功率总和。
ε：有功功率调整误差。
S10max：全场10分钟内有功功率总和最大值。
S10min：全场10分钟内有功功率总和最小值。
S1max：全场1分钟内有功功率总和最大值。
S1min：全场1分钟内有功功率总和最小值。
P：风机的实时功率。
Pl：风机的有功功率设定值。
Pr：额定功率。
P3：全场额定容量的1/3。
P10：全场额定容量的1/10。
Rs：风机的转速。
RA：转速墙下限对应的转速。
RB：转速墙上限对应的转速。
PA：转速墙下限对应的功率。
PB：转速墙上限对应的功率。
θ：浆角裕度阈值。
Ω：可分配风机集合，可分配风机是指有功功率调整量还没达到最大调整量的风机。
具体而言，本发明实施例的有功功率调度算法的流程图如图2、图3以及图4所示，包括以下步骤：
Step 1、从功率调度系统得到X，执行Step 2。
Step 2、如果X>Y，执行Step 3；否则执行Step 12。
Step 3、将可控风机按优先级1、优先级2、优先级3、优先级4进行分类，执行Step4；
有功功率上调过程的可控风机优先级分类流程图如图5所示。
Step 3.1、设置序号i＝1，执行Step 3.2。
Step 3.2、如果风机Ti不是样板机，处于远程控制模式和发电运行状态，并且转速不满足RAi<Rsi<RBi，执行Step 3.3；否则执行Step 3.8。
Step 3.3、设置Pli＝Pi，执行Step 3.4。
Step 3.4、如图6所示，如果Pmini≤Pi≤Pri-Clli，并且AMi≥θ，把风机编号i加入到优先级1集合Q1，执行Step 3.8；否则执行Step 3.5。
Step 3.5、如果Pri-Clli<Pi<Pri，把风机编号i加入到优先级2集合Q2，执行Step3.8；否则执行Step 3.6。
Step 3.6、如果Pmini≤Pi≤Pri-Clli，并且AMi≤θ，把风机编号i加入到优先级3集合Q3，执行Step 3.8；否则执行Step 3.7。
Step 3.7、如果Pi≥Pri，把风机编号i加入到优先级4集合Q4，执行Step3.8；否则执行Step 3.8。
Step 3.8、设置i＝i+1，执行Step 3.9。
Step 3.9、如果i≤|T|，执行Step 3.2；否则执行Step 4。
Step 4、如果存在优先级1的风机，执行Step 5；否则执行Step 7。
Step 5、对于优先级1的风机，在满足自动跨越转速墙对应的功率段的前提下，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，并更新X，执行Step 6。
优先级1的风机的有功功率上调分配算法流程图如图7、图8、图9以及图10所示，首先将优先级1集合Q1赋值给Ω。
Step 5.1、从Ω中各编号所对应的风机的Cll中挑选出最小值，赋值给L，执行Step5.2。
Step 5.2、如果X≥L，执行Step 5.3；否则结束。
Step 5.3、如果flag等于0，执行Step 5.4；否则执行Step 5.24。
Step 5.4、设置i＝1，执行Step 5.5。
Step 5.5、设置其中，wa、wp分别为浆角裕度和实时有功功率权重，wa一般取0.9，wp一般取0.1；Pmm为Ω中所有风机的实时有功功率的最大值和最小值之和。执行Step 5.6。
Step 5.6、如果Pri-Pi≤Culi，设置Mi＝Pri-Pli，执行Step 5.7；否则设置Mi＝Culi-Pli+Pi，执行Step 5.7。
Step 5.7、如果temp<Mi，执行Step 5.8；否则执行Step 5.15。
Step 5.8、设置_temp＝Pli+temp，执行Step 5.9。
Step 5.9、如果PAi<_temp<PBi，执行Step 5.10；否则执行Step 5.14。
Step 5.10、如果PAi-Pi≥Clli，执行Step 5.11；否则执行Step 5.13。
Step 5.11、如果Pli≠PAi，设置Pli＝PAi，执行Step 5.12；否则把i加入到集合O1，执行Step 5.12。
Step 5.12、设置Lp＝Lp+_temp-PAi，执行Step 5.20。
Step 5.13、设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O2，执行Step 5.20。
Step 5.14、如果_temp-Pi<Clli，设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O3，执行Step5.20；否则设置Pli＝_temp，执行Step 5.20。
Step 5.15、设置_temp＝Pli+Mi，执行Step 5.16。
Step 5.16、如果PAi<_temp<PBi，执行Step 5.17；否则执行Step 5.18。
Step 5.17、如果PAi-Pi≥Clli，设置Pli＝PAi，Lp＝Lp+_temp-PAi+temp-Mi，把i加入到集合O4，执行Step 5.19；否则设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O5，执行Step 5.19。
Step 5.18、设置Pli＝Pli+Mi，Lp＝Lp+temp-Mi，执行Step 5.19。
Step 5.19、把i加入到集合Ψ，执行Step 5.20。
Step 5.20、设置i＝i+1，执行Step 5.21。
Step 5.21、如果i≤|Ω|，执行Step 5.5；否则执行Step 5.22。
Step 5.22、从Ω中删除包含在Ψ中的元素；设置X＝Lp，Lp＝0；从Ω中各风机的Cll中挑选出最小值，赋值给L；执行Step 5.23。
Step 5.23、如果同时满足如下条件之一：1)|O1|≠|Ω|、|O2|≠|Ω|、|O3|≠|Ω|、|O1|+|O2|≠|Ω|、|O1|+|O3|≠|Ω|、|O2|+|O3|≠|Ω|、|O1|+|O2|+|O3|≠|Ω|、Ω≠Φ；2)Ψ≠Φ、Ω≠Φ；清空O1、O2、O3、Ψ，执行Step 5.2；否则设置flag＝1，清空Ψ，执行Step 5.2。
Step 5.24、设置k＝1，执行Step 5.25。
Step 5.25、如果PAO1[k]-PO1[k]≤CllO1[k]+0.5(CulO1[k]-CllO1[k])，将键值对(k,AMO1[k])加入到集合R中，执行Step 5.26；否则执行Step 5.26。
Step 5.26、设置k＝k+1，执行Step 5.27。
Step 5.27、如果k≤|O1|，执行Step 5.25；否则执行Step 5.28。
Step 5.28、将键值对(i,AMO2[i])，i＝1,…,|O2|加入到集合R中；设置k＝1；执行Step 5.29。
Step 5.29、如果PO3[k]≤PAO3[k]，PAO3[k]-PO3[k]≤CllO3[k]+0.5(CulO3[k]-CllO3[k])，将键值对(k,AMO3[k])加入到集合R中，执行Step 5.30；否则，将键值对(k,AMO3[k])加入到集合S中，执行Step 5.30。
Step 5.30、设置k＝k+1，执行Step 5.31。
Step 5.31、如果k≤|O3|，执行Step 5.29；否则设置k＝1，执行Step 5.32。
Step 5.32、如果PAO4[k]-PO4[k]≤CllO4[k]+0.5(CulO4[k]-CllO4[k])，将键值对(k,AMO4[k])加入到集合R中，执行Step 5.33；否则执行Step 5.33。
Step 5.33、设置k＝k+1，执行Step 5.34。
Step 5.34、如果k≤|O4|，执行Step 5.32；否则执行Step 5.35。
Step 5.35、将键值对(i,AMO5[i])，i＝1,…,|O5|加入到集合R中；将R中的键值对按照值的大小降序排序。执行Step 5.36。
Step 5.36、将序号为R中的键的风机的有功功率设定值依次设置为转速墙上限对应的功率，并更新X，执行Step 5.37。
Step 5.37、如果X≥0，执行Step 5.38；否则结束。
Step 5.38、将S中的键值对按照值的大小降序排序，执行Step 5.39。
Step 5.39、将序号为S中的键的风机的有功功率设定值依次设置为当前实时有功功率加上最小调整量，并更新X。
Step 6、如果X大于0，执行Step 7；否则执行Step 28。
Step 7、如果存在优先级2的风机，执行Step 8；否则执行Step 10。
Step 8、对于优先级2的风机，按照实时功率从小到大的顺序分配至额定功率值，并更新X，执行Step 9。
Step 9、如果X大于0，执行Step 10；否则执行Step 28。
Step 10、如果存在优先级3的风机，执行Step 11；否则执行Step 28。
Step 11、对于优先级3的风机，在满足自动跨越转速墙对应的功率段的前提下，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值(计算流程图如图7、图8、图9以及图10所示)，执行Step 28。
Step 12、将可控风机按优先级1、优先级2、优先级3、优先级4进行分类，执行Step13。
有功功率下调过程的可控风机优先级分类流程图如图11所示。
Step 12.1、设置序号i＝1，执行Step 12.2。
Step 12.2、如果风机Ti不是样板机，处于远程控制模式和发电运行状态，并且转速不满足RAi<Rsi<RBi，执行Step 12.3；否则执行Step 12.8。
Step 12.3、设置Pli＝Pi，执行Step 12.4。
Step 12.4、如图12所示，如果0.5Pri≤Pi≤Pri-Clli，把风机编号i加入到优先级1集合Q1，执行Step 12.8；否则执行Step 12.5。
Step 12.5、如果Pi>Pri-Clli，把风机编号i加入到优先级2集合Q2，执行Step12.8；否则执行Step 12.6。
Step 12.6、如果Pmini+Clli≤Pi<0.5Pri，把风机编号i加入到优先级3集合Q3，执行Step 12.8；否则执行Step 12.7。
Step 12.7、如果Pmini≤Pi<Pmini+Clli，把风机编号i加入到优先级4集合Q4，执行Step 12.8；否则执行Step 12.8。
Step 12.8、设置i＝i+1，执行Step 12.9。
Step 12.9、如果i≤|T|，执行Step 12.2；否则结束。
Step 13、如果不存在优先级1、优先级2、优先级3的风机，执行Step 26；否则执行Step 14。
Step 14、如果存在优先级1的风机，执行Step 15；否则执行Step 18。
Step 15、如果X小于优先级1中所有风机的最大调整量之和，执行Step 16；否则执行Step 17。
Step 16、对于优先级1的风机，在满足自动跨越转速墙对应的功率段的前提下，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，优先级2、3、4的风机保持原有功功率值，执行Step 28。
优先级1的风机的有功功率下调分配算法流程图如图7、图13、图9以及图14所示，首先将优先级1集合Q1赋值给Ω。
Step 16.1、从Ω中各编号所对应的风机的Cll中挑选出最小值，赋值给L，执行Step 16.2。
Step 16.2、如果X≥L，执行Step 16.3；否则结束。
Step 16.3、如果flag等于0，执行Step 16.4；否则执行Step 16.24。
Step 16.4、设置i＝1，执行Step 16.5。
Step 16.5、设置其中，wa一般取0.2，wp一般取0.8，Amm为Ω中所有风机的浆角裕度的最大值和最小值之和；执行Step 16.6。
Step 16.6、如果Pi-Pmini<Culi，设置Mi＝Pli-Pmini，执行Step 16.7；否则设置Mi＝Culi-Pi+Pli，执行Step 16.7。
Step 16.7、如果temp<Mi，执行Step 16.8；否则执行Step 16.15。
Step 16.8、设置_temp＝Pli-temp，执行Step 16.9。
Step 16.9、如果PAi<_temp<PBi，执行Step 16.10；否则执行Step 16.14。
Step 16.10、如果Pi-PBi≥Clli，执行Step 16.11；否则执行Step 16.13。
Step 16.11、如果Pli≠PBi，设置Pli＝PBi，执行Step 16.12；否则把i加入到集合O1，执行Step 16.12。
Step 16.12、设置Lp＝Lp+PBi-_temp，执行Step 16.20。
Step 16.13、设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O2，执行Step 16.20。
Step 16.14、如果Pi-_temp<Clli，设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O3，执行Step16.20；否则设置Pli＝_temp，执行Step 16.20。
Step 16.15、设置_temp＝Pli-Mi，执行Step 16.16。
Step 16.16、如果PAi<_temp<PBi，执行Step 16.17；否则执行Step 16.18。
Step 16.17、如果Pi-PBi≥Clli，设置Pli＝PBi，Lp＝Lp-_temp+PBi+temp-Mi，把i加入到集合O4，执行Step 16.19；否则设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O5，执行Step 16.19。
Step 16.18、设置Pli＝Pli-Mi，Lp＝Lp+temp-Mi，执行Step 16.19。
Step 16.19、把i加入到集合Ψ，执行Step 16.20。
Step 16.20、设置i＝i+1，执行Step 16.21。
Step 16.21、如果i≤|Ω|，执行Step 16.5；否则执行Step 16.22。
Step 16.22、从Ω中删除包含在Ψ中的元素；设置X＝Lp，Lp＝0；从Ω中各风机的Cll中挑选出最小值，赋值给L；执行Step 16.23。
Step 16.23、如果同时满足如下条件之一：1)|O1|≠|Ω|、|O2|≠|Ω|、|O3|≠|Ω|、|O1|+|O2|≠|Ω|、|O1|+|O3|≠|Ω|、|O2|+|O3|≠|Ω|、|O1|+|O2|+|O3|≠|Ω|、Ω≠Φ；2)Ψ≠Φ、Ω≠Φ；清空O1、O2、O3、Ψ，执行Step 16.2；否则设置flag＝1，清空Ψ，执行Step 16.2。
Step 16.24、设置k＝1，执行Step 16.25。
Step 16.25、如果PO1[k]-PBO1[k]≤CllO1[k]+0.5(CulO1[k]-CllO1[k])，将键值对(k,AMO1[k])加入到集合R中，执行Step 16.26；否则执行Step 16.26。
Step 16.26、设置k＝k+1，执行Step 16.27。
Step 16.27、如果k≤|O1|，执行Step 16.25；否则执行Step 16.28。
Step 16.28、将键值对(i,AMO2[i])，i＝1,…,|O2|加入到集合R中；设置k＝1；执行Step 16.29。
Step 16.29、如果PBO3[k]≤PO3[k]，PO3[k]-PBO3[k]≤CllO3[k]+0.5(CulO3[k]-CllO3[k])，将键值对(k,AMO3[k])加入到集合R中，执行Step 16.30；否则，将键值对(k,AMO3[k])加入到集合S中，执行Step 16.30。
Step 16.30、设置k＝k+1，执行Step 16.31。
Step 16.31、如果k≤|O3|，执行Step 16.29；否则设置k＝1，执行Step 16.32。
Step 16.32、如果PO4[k]-PBO4[k]≤CllO4[k]+0.5(CulO4[k]-CllO4[k])，将键值对(k,AMO4[k])加入到集合R中，执行Step 16.33；否则执行Step 16.33。
Step 16.33、设置k＝k+1，执行Step 16.34。
Step 16.34、如果k≤|O4|，执行Step 16.32；否则执行Step 16.35。
Step 16.35、将键值对(i,AMO5[i])，i＝1,…,|O5|加入到集合R中；将S中的键值对按照值的大小升序排序；执行Step 16.36。
Step 16.36、将序号为S中的键的风机的有功功率设定值依次设置为当前实时有功功率减去最小调整量，并更新X；执行Step 16.37。
Step 16.37、如果X≥0，执行Step 16.38；否则结束。
Step 16.38、将R中的键值对按照值的大小升序排序，执行Step 16.39。
Step 16.39、将序号为R中的键的风机的有功功率设定值依次设置为转速墙下限对应的功率，并更新X。
Step 17、将优先级1的风机都分配最大调整量，并更新X，执行Step 18。
Step 18、如果存在优先级2的风机，执行Step 19；否则执行Step 22。
Step 19、如果X小于优先级2中所有风机的最大调整量之和，执行Step 20；否则执行Step 21。
Step 20、对于优先级2的风机，在满足自动跨越转速墙对应的功率段的前提下，根据浆角裕度比例计算每台风机的分配值，优先级3、4的风机保持原有功功率值(计算流程图如图7、图13、图9以及图14所示)，执行Step 28。
Step 21、将优先级2的风机都分配最大调整量，并更新X，执行Step 22。
Step 22、如果存在优先级3的风机，执行Step 23；否则执行Step 28。
Step 23、如果X小于优先级3中所有风机的最大调整量之和，执行Step 24；否则执行Step 25。
Step 24、对于优先级3的风机，在满足自动跨越转速墙对应的功率段的前提下，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值(计算流程图如图7、图13、图9以及图14所示)，优先级4的风机保持原有功功率值，执行Step 28。
Step 25、将优先级3的风机都分配最大调整量，执行Step 28。
Step 26、如果存在优先级4的风机，执行Step 27；否则执行Step 28。
Step 27、按浆角从小到大顺序给优先级4中的风机分配调控量至停机，执行Step28。
Step 28、得到每台风机的有功功率设定值。
Step 29、将每台风机的有功功率设定值返回给功率调度系统。
本发明在提高控制精度、响应电网指令速度以及降低风机载荷等方面具有极大的优越性，可以使风机自动跨越转速墙，在保证发电量的同时提升机组的安全性，同时适用于平原、山地和海上风场。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种含柔塔风电场的有功功率调度方法，包括以下步骤：
Step 1、从功率调度系统得到X，X为有功功率调控目标值，执行Step 2；
Step 2、如果X>Y，Y为全场实时有功功率总和，执行Step 3；否则执行Step 12；
Step 3、将可控风机按优先级1、优先级2、优先级3、优先级4进行分类，执行Step 4，其具体步骤为：
Step 3.1、设置序号i＝1，执行Step 3.2；
Step 3.2、如果风机Ti不是样板机，处于远程控制模式和发电运行状态，并且转速不满足RAi<Rsi<RBi，Rsi为风机i的转速，RAi为风机i转速墙下限对应的转速，RBi为风机i转速墙上限对应的转速，执行Step 3.3；否则执行Step 3.8；
Step 3.3、设置Pli＝Pi，Pi为风机Ti的实时功率，Pli为风机Ti的有功功率设定值，执行Step 3.4；
Step 3.4、如果Pi≤Pri-Clli，并且AMi≥θ，Pri为风机Ti的额定功率，Clli为风机Ti的有功功率单次最小调整值，AMi为风机Ti叶片的浆角减去最优浆角，θ为浆角裕度阈值，把风机编号i加入到优先级1集合Q1，执行Step 3.8；否则执行Step 3.5；
Step 3.5、如果Pri-Clli<Pi<Pri，把风机编号i加入到优先级2集合Q2，执行Step 3.8；否则执行Step 3.6；
Step 3.6、如果Pi≤Pri-Clli，并且AMi≤θ，把风机编号i加入到优先级3集合Q3，执行Step 3.8；否则执行Step 3.7；
Step 3.7、如果Pi≥Pri，把风机编号i加入到优先级4集合Q4，执行Step 3.8；否则执行Step 3.8；
Step 3.8、设置i＝i+1，执行Step 3.9；
Step 3.9、如果i≤|T|，执行Step 3.2；否则执行Step 4；
Step 4、如果存在优先级1的风机，执行Step 5；否则执行Step 7；
Step 5、对于优先级1的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，并且PAi-Pi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Ti的分配值加上Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，则将Ti的有功设定值设置为Ti的分配值加上Pi，更新X，执行Step 6；
Step 6、如果X大于0，执行Step 7；否则执行Step 28；
Step 7、如果存在优先级2的风机，执行Step 8；否则执行Step 10；
Step 8、对于优先级2的风机，按照实时功率从小到大的顺序分配至额定功率值，并更新X，执行Step 9；
Step 9、如果X大于0，执行Step 10；否则执行Step 28；
Step 10、如果存在优先级3的风机，执行Step 11；否则执行Step 28；
Step 11、对于优先级3的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，并且PAi-Pi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Ti的分配值加上Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，则将Ti的有功设定值设置为Ti的分配值加上Pi，执行Step 28；
Step 12、将可控风机按优先级1、优先级2、优先级3、优先级4进行分类，执行Step 13；
Step 13、如果不存在优先级1、优先级2、优先级3的风机，执行Step 26；否则执行Step14；
Step 14、如果存在优先级1的风机，执行Step 15；否则执行Step 18；
Step 15、如果X小于优先级1中所有风机的最大调整量之和，执行Step 16；否则执行Step 17；
Step 16、对于优先级1的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，并且Pi-PBi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Pi减去Ti的分配值小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，则将Ti的有功设定值设置为Pi减去Ti的分配值；优先级2、3、4的风机保持原有功功率值，执行Step 28；
Step 17、将优先级1的风机都分配最大调整量，并更新X，执行Step 18；
Step 18、如果存在优先级2的风机，执行Step 19；否则执行Step 22；
Step 19、如果X小于优先级2中所有风机的最大调整量之和，执行Step 20；否则执行Step 21；
Step 20、对于优先级2的风机，根据浆角裕度比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，并且Pi-PBi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Pi减去Ti的分配值小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，则将Ti的有功设定值设置为Pi减去Ti的分配值，优先级3、4的风机保持原有功功率值，执行Step 28；
Step 21、将优先级2的风机都分配最大调整量，并更新X，执行Step 22；
Step 22、如果存在优先级3的风机，执行Step 23；否则执行Step 28；
Step 23、如果X小于优先级3中所有风机的最大调整量之和，执行Step 24；否则执行Step 25；
Step 24、对于优先级3的风机，根据实时有功功率和浆角裕度的加权值比例计算每台风机的分配值，当风机Ti的实时有功功率Pi大于或等于转速墙上限对应的功率PBi，并且Pi-PBi≤Clli+0.5(Culi-Clli)时，如果Pi减去Ti的分配值小于或等于转速墙下限对应的功率PAi，则将Ti的有功设定值设置为Pi减去Ti的分配值，优先级4的风机保持原有功功率值，执行Step 28；
Step 25、将优先级3的风机都分配最大调整量，执行Step 28；
Step 26、如果存在优先级4的风机，执行Step 27；否则执行Step 28；
Step 27、按浆角从小到大顺序给优先级4中的风机分配调控量至停机，执行Step 28；
Step 28、得到每台风机的有功功率设定值；
Step 29、将每台风机的有功功率设定值返回给功率调度系统。
2.根据权利要求1所述的含柔塔风电场的有功功率调度方法，所述Step 5包括以下步骤：
Step 5.1、从Ω中各编号所对应的风机的Cll中挑选出最小值，赋值给L，执行Step5.2；
Step 5.2、如果X≥L，执行Step 5.3；否则结束；
Step 5.3、如果flag等于0，执行Step 5.4；否则执行Step 5.24；
Step 5.4、设置i＝1，执行Step 5.5；
Step 5.5、设置其中，wa、wp分别为浆角裕度和实时有功功率权重，wa一般取0.9，wp一般取0.1；Pmm为Ω中所有风机的实时有功功率的最大值和最小值之和，执行Step 5.6；
Step 5.6、如果Pri-Pi≤Culi，设置Mi＝Pri-Pli，执行Step 5.7；否则设置Mi＝Culi-Pli+Pi，执行Step 5.7；
Step 5.7、如果temp<Mi，执行Step 5.8；否则执行Step 5.15；
Step 5.8、设置_temp＝Pli+temp，执行Step 5.9；
Step 5.9、如果PAi<_temp<PBi，执行Step 5.10；否则执行Step 5.14；
Step 5.10、如果PAi-Pi≥Clli，执行Step 5.11；否则执行Step 5.13；
Step 5.11、如果Pli≠PAi，设置Pli＝PAi，执行Step 5.12；否则把i加入到集合O1，执行Step 5.12；
Step 5.12、设置Lp＝Lp+_temp-PAi，执行Step 5.20；
Step 5.13、设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O2，执行Step 5.20；
Step 5.14、如果_temp-Pi<Clli，设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O3，执行Step 5.20；否则设置Pli＝_temp，执行Step 5.20；
Step 5.15、设置_temp＝Pli+Mi，执行Step 5.16；
Step 5.16、如果PAi<_temp<PBi，执行Step 5.17；否则执行Step 5.18；
Step 5.17、如果PAi-Pi≥Clli，设置Pli＝PAi，Lp＝Lp+_temp-PAi+temp-Mi，把i加入到集合O4，执行Step 5.19；否则设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O5，执行Step 5.19；
Step 5.18、设置Pli＝Pli+Mi，Lp＝Lp+temp-Mi，执行Step 5.19；
Step 5.19、把i加入到集合Ψ，执行Step 5.20；
Step 5.20、设置i＝i+1，执行Step 5.21；
Step 5.21、如果i≤|Ω|，执行Step 5.5；否则执行Step 5.22；
Step 5.22、从Ω中删除包含在Ψ中的元素；设置X＝Lp，Lp＝0；从Ω中各风机的Cll中挑选出最小值，赋值给L；执行Step 5.23；
Step 5.23、如果同时满足如下条件之一：1)|O1|≠|Ω|、|O2|≠|Ω|、|O3|≠|Ω|、|O1|+|O2|≠|Ω|、|O1|+|O3|≠|Ω|、|O2|+|O3|≠|Ω|、|O1|+|O2|+|O3|≠|Ω|、Ω≠Φ；2)Ψ≠Φ、Ω≠Φ；清空O1、O2、O3、Ψ，执行Step 5.2；否则设置flag＝1，清空Ψ，执行Step 5.2；
Step 5.24、设置k＝1，执行Step 5.25；
Step 5.25、如果PAO1[k]-PO1[k]≤CllO1[k]+0.5(CulO1[k]-CllO1[k])，将键值对(k,AMO1[k])加入到集合R中，执行Step 5.26；否则执行Step 5.26；
Step 5.26、设置k＝k+1，执行Step 5.27；
Step 5.27、如果k≤|O1|，执行Step 5.25；否则执行Step 5.28；
Step 5.28、将键值对(i,AMO2[i])，i＝1,…,|O2|加入到集合R中；设置k＝1；执行Step5.29。
Step 5.29、如果PO3[k]≤PAO3[k]，PAO3[k]-PO3[k]≤CllO3[k]+0.5(CulO3[k]-CllO3[k])，将键值对(k,AMO3[k])加入到集合R中，执行Step 5.30；否则，将键值对(k,AMO3[k])加入到集合S中，执行Step 5.30；
Step 5.30、设置k＝k+1，执行Step 5.31；
Step 5.31、如果k≤|O3|，执行Step 5.29；否则设置k＝1，执行Step 5.32；
Step 5.32、如果PAO4[k]-PO4[k]≤CllO4[k]+0.5(CulO4[k]-CllO4[k])，将键值对(k,AMO4[k])加入到集合R中，执行Step 5.33；否则执行Step 5.33；
Step 5.33、设置k＝k+1，执行Step 5.34；
Step 5.34、如果k≤|O4|，执行Step 5.32；否则执行Step 5.35；
Step 5.35、将键值对(i,AMO5[i])，i＝1,…,|O5|加入到集合R中；将R中的键值对按照值的大小降序排序。执行Step 5.36；
Step 5.36、将序号为R中的键的风机的有功功率设定值依次设置为转速墙上限对应的功率，并更新X，执行Step 5.37；
Step 5.37、如果X≥0，执行Step 5.38；否则结束；
Step 5.38、将S中的键值对按照值的大小降序排序，执行Step 5.39；
Step 5.39、将序号为S中的键的风机的有功功率设定值依次设置为当前实时有功功率加上最小调整量，并更新X。
3.根据权利要求1所述的含柔塔风电场的有功功率调度方法，所述Step 12包括以下步骤：
Step 12.1、设置序号i＝1，执行Step 12.2；
Step 12.2、如果风机Ti不是样板机，处于远程控制模式和发电运行状态，并且转速不满足RAi<Rsi<RBi，执行Step 12.3；否则执行Step 12.8；
Step 12.3、设置Pli＝Pi，执行Step 12.4；
Step 12.4、如果0.5Pri≤Pi≤Pri-Clli，把风机编号i加入到优先级1集合Q1，执行Step12.8；否则执行Step 12.5；
Step 12.5、如果Pi>Pri-Clli，把风机编号i加入到优先级2集合Q2，执行Step 12.8；否则执行Step 12.6；
Step 12.6、如果Pmini+Clli≤Pi<0.5Pri，把风机编号i加入到优先级3集合Q3，执行Step12.8；否则执行Step 12.7；
Step 12.7、如果Pmini≤Pi<Pmini+Clli，把风机编号i加入到优先级4集合Q4，执行Step12.8；否则执行Step 12.8；
Step 12.8、设置i＝i+1，执行Step 12.9；
Step 12.9、如果i≤|T|，执行Step 12.2；否则结束。
4.根据权利要求1所述的含柔塔风电场的有功功率调度方法，所述Step 16包括以下步骤：Step 16.1、从Ω中各编号所对应的风机的Cll中挑选出最小值，赋值给L，执行Step16.2；
Step 16.2、如果X≥L，执行Step 16.3；否则结束；
Step 16.3、如果flag等于0，执行Step 16.4；否则执行Step 16.24；
Step 16.4、设置i＝1，执行Step 16.5；
Step 16.5、设置其中，wa一般取0.2，wp一般取0.8，Amm为Ω中所有风机的浆角裕度的最大值和最小值之和；执行Step16.6；
Step 16.6、如果Pi-Pmini<Culi，设置Mi＝Pli-Pmini，执行Step 16.7；否则设置Mi＝Culi-Pi+Pli，执行Step 16.7；
Step 16.7、如果temp<Mi，执行Step 16.8；否则执行Step 16.15；
Step 16.8、设置_temp＝Pli-temp，执行Step 16.9；
Step 16.9、如果PAi<_temp<PBi，执行Step 16.10；否则执行Step 16.14；
Step 16.10、如果Pi-PBi≥Clli，执行Step 16.11；否则执行Step 16.13；
Step 16.11、如果Pli≠PBi，设置Pli＝PBi，执行Step 16.12；否则把i加入到集合O1，执行Step 16.12；
Step 16.12、设置Lp＝Lp+PBi-_temp，执行Step 16.20；
Step 16.13、设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O2，执行Step 16.20。
Step 16.14、如果Pi-_temp<Clli，设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O3，执行Step16.20；否则设置Pli＝_temp，执行Step 16.20；
Step 16.15、设置_temp＝Pli-Mi，执行Step 16.16；
Step 16.16、如果PAi<_temp<PBi，执行Step 16.17；否则执行Step 16.18；
Step 16.17、如果Pi-PBi≥Clli，设置Pli＝PBi，Lp＝Lp-_temp+PBi+temp-Mi，把i加入到集合O4，执行Step 16.19；否则设置Lp＝Lp+temp，把i加入到集合O5，执行Step 16.19；
Step 16.18、设置Pli＝Pli-Mi，Lp＝Lp+temp-Mi，执行Step 16.19；
Step 16.19、把i加入到集合Ψ，执行Step 16.20；
Step 16.20、设置i＝i+1，执行Step 16.21；
Step 16.21、如果i≤|Ω|，执行Step 16.5；否则执行Step 16.22；
Step 16.22、从Ω中删除包含在Ψ中的元素；设置X＝Lp，Lp＝0；从Ω中各风机的Cll中挑选出最小值，赋值给L；执行Step 16.23；
Step 16.23、如果同时满足如下条件之一：1)|O1|≠|Ω|、|O2|≠|Ω|、|O3|≠|Ω|、|O1|+|O2|≠|Ω|、|O1|+|O3|≠|Ω|、|O2|+|O3|≠|Ω|、|O1|+|O2|+|O3|≠|Ω|、Ω≠Φ；2)Ψ≠Φ、Ω≠Φ；清空O1、O2、O3、Ψ，执行Step 16.2；否则设置flag＝1，清空Ψ，执行Step16.2；
Step 16.24、设置k＝1，执行Step 16.25；
Step 16.25、如果PO1[k]-PBO1[k]≤CllO1[k]+0.5(CulO1[k]-CllO1[k])，将键值对(k,AMO1[k])加入到集合R中，执行Step 16.26；否则执行Step 16.26；
Step 16.26、设置k＝k+1，执行Step 16.27；
Step 16.27、如果k≤|O1|，执行Step 16.25；否则执行Step 16.28；
Step 16.28、将键值对(i,AMO2[i])，i＝1,…,|O2|加入到集合R中；设置k＝1；执行Step16.29。
Step 16.29、如果PBO3[k]≤PO3[k]，PO3[k]-PBO3[k]≤CllO3[k]+0.5(CulO3[k]-CllO3[k])，将键值对(k,AMO3[k])加入到集合R中，执行Step 16.30；否则，将键值对(k,AMO3[k])加入到集合S中，执行Step 16.30；
Step 16.30、设置k＝k+1，执行Step 16.31；
Step 16.31、如果k≤|O3|，执行Step 16.29；否则设置k＝1，执行Step 16.32；
Step 16.32、如果PO4[k]-PBO4[k]≤CllO4[k]+0.5(CulO4[k]-CllO4[k])，将键值对(k,AMO4[k])加入到集合R中，执行Step 16.33；否则执行Step 16.33；
Step 16.33、设置k＝k+1，执行Step 16.34；
Step 16.34、如果k≤|O4|，执行Step 16.32；否则执行Step 16.35；
Step 16.35、将键值对(i,AMO5[i])，i＝1,…,|O5|加入到集合R中；将S中的键值对按照值的大小升序排序；执行Step 16.36；
Step 16.36、将序号为S中的键的风机的有功功率设定值依次设置为当前实时有功功率减去最小调整量，并更新X；执行Step 16.37；
Step 16.37、如果X≥0，执行Step 16.38；否则结束；
Step 16.38、将R中的键值对按照值的大小升序排序，执行Step 16.39；
Step 16.39、将序号为R中的键的风机的有功功率设定值依次设置为转速墙下限对应的功率，并更新X。
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