CN110048464B - 单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，风电发电场的主控系统接收风场并网设定值，下发并网指令，完成并网；实时检测得到风场并网点的电压和电流的信息，计算并网有功功率，判断并网有功功率和设定值之间的数值关系；通过主控系统传送的运行信息和发电机组额定参数，预估风电机组的最大有功出力裕度，通过多次反馈矫正环节和单台机组的控制算法控制输出单台机组的最大有功功率。本发明能根据电网调度中心对风场并网有功功率的要求和实时检测风场中不同风力发电机组的运行工况，利于提升风场中单台机组的效率最大化，减小为达到并网功率设定值所采取的不必要风电机组的安装，降低成本，提高风场有功功率并网效率。

Description

单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电机组的有功功率并网领域，特别涉及一种基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法。

背景技术

随着当今社会不断的发展，电力资源已经成为人们生活的必需品。由于风力发电具有清洁、可再生、不破坏地理环境等优点，引起了研究人员和企业的广泛关注。然而在风力发电场建设过程中，限于风力发电场容量限值的要求，风力发电机组的设计在一定条件下会有额定值，当部分风力发电机组因故障出现停机状况，或机位区域风速较小等原因造成的单台机组出力小于额定值时，均会引起实际的整个风场的并网有功容量不能满足场控下发的并网有功功率设定值，降低风场的并网有功效率。

针对以上因风场中各台风力发电机组的发电量不同，造成了并网有功容量减小的现象，现有的场控方法主要是增加风电机组台数，当风场总的有功出力小于场控下发的并网有功功率设定值时，将所增加的风电机组投入运行。但是，该方法经济性较差，主要是因当各风电机组在额定状态下运行或接近于额定状态时，由于上网有功功率的定值限制，此时会出现部分风电机组停机，造成资源浪费，成本提高。

考虑到风场中多个风电机组布局不同，微观运行环境不同，不同风电机组的有功出力裕度不同，可能存在着部分机组满负荷状态下运行，然而部分机组却未达到最大出力状态，即并不能实现每一台机组都能够达到满发的状态，这种情况下会出现并网的有功功率与场控下发的设定值之间存在有功偏差，此时会严重影响风场上网的有功出力效率。因此提出一种基于单机功率可调的风力发电场最大功率输出控制方法实为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，能够根据电网调度中心对风场并网有功功率的要求和实时检测风场中不同风力发电机组的运行工况，通过最优功率控制系统单元将影响风场中有功功率并网的因素进行多次反馈矫正控制和综合评估，最后控制风电机组达到最优有功功率的输出；通过本发明所提的方法有利于提升风场中单台机组的效率最大化，并可以减小为了达到并网功率设定值所采取的不必要风电机组的安装，降低风场经济成本，有效提高整个风场中风力发电机组的有功功率并网效率。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，该方法包含以下步骤：

S1、获取总的并网有功功率∑P_output，并将其与风力发电场的主控系统获取的总的风场并网有功功率设定值P_set进行比较，得到风场并网的有功功率偏差值ΔP；

S2、预估风力发电机组总的超发功率∑P_over，并将其与所述风场并网的有功功率偏差值ΔP进行比较，得到实际所需要的超发功率∑P_actual；

S3、将所述实际需要的超发功率∑P_actual分配到单台风电机组，得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}。

优选地，所述步骤S1中进一步包含以下过程：

S11、实时检测风力发电场中的并网点电压和电流实时值，并根据该电压和电流以及功率因数，计算总的并网有功功率∑P_output，如下：

计算单台机组有功功率P：

P＝P_A+P_B+P_C＝＝U_AI_A cosθ_A+U_BI_B cosθ_B+U_CI_C cosθ_C

式中，UA、UB、UC为各相相电压的有效值，IA、IB、IC为各相电流有效值,θ_A、θ_B、θ_C分别为各相的负载角；

S12、将计算出的各单台机组有功功率相加得到所述总的并网有功功率∑P_output。

优选地，所述风场并网的有功功率偏差值ΔP的计算公式为：ΔP＝P_set-∑P_output。

优选地，所述步骤S2中进一步包含以下过程：

比较所述预估的风力发电机组总的超发功率∑P_over与所述所述风场并网的有功功率偏差值ΔP的大小：

当ΔP≤∑P_over时，将所述风场并网的有功功率偏差值ΔP作为实际所需要的超发功率∑P_actual；

当ΔP>∑P_over时，将预估的总的风力发电机组总的超发功率∑P_over全部作为实际需要的超发的功率∑P_actual。

优选地，所述步骤S3中进一步包含以下过程：

S31、将所述实际需要的超发功率∑P_actual根据等比原则分配到单台风电机组中得到分配的单机所需超发有功功率P_{s_extra}；

S32、当单台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s均满足ΔP_s≤0时，得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}，否则，继续执行步骤S33；

S33、再根据风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}和单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的大小以及单台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s，将上次分配的单机所需超发有功功率作为下一循环的步骤S31中的实际需要的超发功率，并循环执行所述步骤S31-S33，直至得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}。

优选地，所述步骤S33中进一步包含以下过程：

当所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}＞所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}时，单台机组出力裕度标志位flag置为0；

当所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}≤所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}时，单台机组出力裕度标志位flag置为1，并根据所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}和所述单机所需超发有功功率P_{s_extra}得到单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}，并比较所述单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}和所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的大小，得到所述单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s。

优选地，所述单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s的计算公式为：

ΔP_s＝P_{s_need}-P_{s_max}；

当单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s＝0时，该单台机组不再提供额外的有功出力；

当单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s＜0，该单台机组继续接受额外的超发功率；

当单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s＞0时，该单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}与单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}之间剩余的偏差通过其它机组提供。

本发明还提供了一种采用如上文所述的基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法的最大化有功功率输出控制系统，包含：风场超发功率控制系统，所述风场超发功率控制系统计算并网有功功率∑P_output，将其与风力发电场的主控系统获取的总的风场并网有功功率设定值P_set进行比较，得到风场并网的有功功率偏差值ΔP；

所述风场超发功率控制系统预估风力发电机组总的超发功率∑P_over，将其与所述风场并网的有功功率偏差值ΔP进行比较得到实际所需要的超发功率∑P_actual；

所述风场超发功率控制系统将所述实际需要的超发功率∑P_actual将所述实际需要的超发功率∑P_actual分配到单台风电机组，得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}。

优选地，所述的最大化有功功率输出控制系统进一步包含单台风电机组超发功率控制系统；所述风场超发功率控制系统将所述实际需要的超发功率∑P_actual根据等比原则分配，将分配后的单机所需超发有功功率P_{s_extra}发送给所述单台风电机组超发功率控制系统，当单台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s均满足ΔP_s≤0时，所述单台风电机组超发功率控制系统得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}；否则，所述单台风电机组超发功率控制系统根据风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}和单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的大小以及单台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s，将上次分配的单机所需超发有功功率根据等比原则分配进行再次分配，得到下一次分配的单机所需超发有功功率，按照上述步骤循环进行，直至得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}。

优选地，当所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}＞所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}时，所述单台风电机组超发功率控制系统将单台机组出力裕度标志位flag置为0；

当所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}≤所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}时，所述单台风电机组超发功率控制系统将单台机组出力裕度标志位flag置为1，并根据所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}和所述单机所需超发有功功率P_{s_extra}得到单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}，比较所述单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}和所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的大小，得到所述单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s，将所述单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s反馈到所述风场超发功率控制系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，能够根据电网调度中心对风场并网有功功率的要求和实时检测风场中不同风力发电机组的运行工况，通过最优功率控制系统单元将影响风场中有功功率并网的因素进行多次反馈矫正控制和综合评估，最后控制风电机组达到最优有功功率的输出。通过本发明所提的方法有利于提升风场中单台机组的效率最大化，并可以减小为了达到并网功率设定值所采取的不必要风电机组的安装，降低风场经济成本，有效提高整个风场的有功功率并网效率。

附图说明

图1为本发明的风力发电场的单台风电机组示意图；

图2为本发明的风力发电场最大功率输出的系统示意图；

图3为本发明的风场超发功率控制系统工作原理示意图；

图4为本发明的单台风电机组超发功率控制系统工作原理示意图。

具体实施方式

通过阅读参照图1～图4所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的特征、目的和优点将会变得更明显。参见示出本发明实施例的图1～图4，下文将更详细的描述本发明。然而，本发明可以由许多不同形式实现，并且不应解释为受到在此提出的实施例的限制。

如图1-图4所示，风力发电场中有不同风电机组，且风电机组在不同的运行环境下，有功出力不同，所以本发明提供了一种基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法及其系统，通过检测风场中不同机组的运行条件，预估每台机组的超发功率，最后通过综合评估输出最大有功功率。本发明的最大化有功功率输出控制系统主要包括风场超发功率控制系统单元和单台风电机组超发功率控制系统单元这两个控制单元。其中，WD₁至WDn是指不同风电机组，C₁至C_n是指不同影响因素(例如温度、湍流、尾流和风速等)。

所述基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法包含以下过程：

首先，风电发电场的主控系统接受来自于电网调度中心下发的风场并网设定值P_set(即总的风场并网有功功率设定值)，风电机组的主控系统(也称风场控制系统，简称场控)下发并网指令，紧接着变流器启动网测控制单元，然后网侧断路器闭合完成对直流母线的充电，充电完成后，启动机侧控制单元，然后闭合定子侧断路器，此时整个的并网过程完成，如图1所示。其中，风场超发功率算法模块(如图1中的A)嵌入在风机主控微处理器内，单台机组超发功率算法模块(如图1中的B)嵌入在变流器微处理器内，两个微处理器之间通过通讯方式进行连接在一起。

然后，通过并网点电压和电流检测模块进行实时检测得到风场并网点的电压和电流的信息，并根据该信息计算并网有功功率∑P_output，并判断并网有功功率∑P_output和设定值P_set之间的数值关系。

最后，所述风场超发功率控制系统单元通过主控系统传送的运行信息(例如外部运行环境和内部运行环境)和发电机组额定参数(指获取风场的每个发电机组额定参数，一般来说，单个发电机组的额定参数包括额定电压、额定频率、额定转速、转速范围、极数、额定电流、效率、功率因数、定子电阻、定子电抗、直轴电抗、交轴电抗和永磁体磁链等)，通过添加相应逻辑算法对综合信息(即风机的外部运行环境、内部运行环境和每个发电机组的额定参数)进行评估可以预估风电机组的最大有功出力裕度(即后续的超发功率∑P_over)，通过多次反馈矫正环节和单台机组的核心控制算法控制输出单台机组的最大有功功率。当控制风场中的风电机组满足单台机组的最大有功功率输出时，此时的整个风场达到最大有功功率的输出。

如图2和图3结合所示，所述风场超发功率控制系统单元执行以下步骤：

(1)检测风力发电场中的并网点电压和电流实时值，并根据电压、电流和功率因数值计算总的并网有功功率∑P_output(即风力发电机组实际输出并网有功功率)；其中，单台有功功率的计算方法为：

P＝P_A+P_B+P_C

＝U_AI_Acosθ_A+U_BI_Bcosθ_B+U_CI_Ccosθ_C

式中，U_A、U_B、U_C为各相相电压的有效值，I_A、I_B、I_C为各相电流有效值；θ_A、θ_B、θ_C分别为各相的负载角；

如果三相负载对称上式可以简化为：

P＝P_A+P_B+P_C

＝3U_pI_pcosθ

式中，U_p和I_A为相电压有效值，cosθ为功率因数；

最后将计算得到的每个机组的并网功率相加得到总的并网有功功率∑P_output。

(2)接收主控系统下发的有功功率调度指令以及风电发电场的风场并网设定值P_set；

(3)风电发电场中风力发电机组并网有功功率∑P_output和风场并网设定值P_set的偏差ΔP表达式如下：

ΔP＝P_set-∑P_output

式中，ΔP为风场并网设定值与风力发电机组实际输出并网有功功率的偏差，简称风场并网的有功功率偏差值ΔP。

其中，偏差ΔP包括但不限于以下两部分：(i)风场中因风力发电机组的机位布置和外界微观环境不同等，使得部分机组不能处于满负荷运行，引起偏差值ΔP>0；(ii)风场中某时风力发电机组因故障出现停机，引起偏差值ΔP>0。

(4)实时检测风力发电机组运行条件(运行条件主要包括以下两部分：外部运行环境，如外界环境温度，湍流，风速，尾流等；内部运行环境，如发电机绕组温度，变流器功率模块温度等)，预估风力发电机组总的超发功率∑P_over，预估的方法如下所述：

风电机组安装时，会涉及到安装很多传感器，比如：温度传感器，振动传感器，湿度传感器，风速仪等，根据传感器放置位置不同，可以分别检测到外部运行条件(Inter_x)和内部运行条件(Exter_x)。相应的风机的发电量与这些因素有对应的关系，通过前期理论计算发电机组有功功率P和运行条件的关系，可以得出表1所示的二维表关系。

表1发电机发电量与运行条件关系

Index	Exter<sub>1</sub>	Exter<sub>2</sub>	Exter<sub>3</sub>
				Inter<sub>1</sub>	P<sub>1</sub>	P<sub>12</sub>	P<sub>13</sub>
Inter<sub>2</sub>	P<sub>21</sub>	P<sub>22</sub>	P<sub>23</sub>
				Inter<sub>3</sub>	P<sub>31</sub>	P<sub>32</sub>	P<sub>33</sub>

在此表1中所示的内部运行条件已经包括了内部传感器检测数据和发电机参数，表中的P表示此时单台机组可以发出总的最优有功功率，即上述预估的风力发电机组总的超发功率∑P_over。

上述中的内外部运行条件的标志符Inter_x和Exter_x(实际中的x根据不同发电机，不同风场确定最后值)是前期已经计算出来的。

以内部运行条件为例，计算方法如下：由于发电机的温度是影响发电机有功功率的主要因素，因此在进行标志符Interx给定时，首要的是考虑内部发电机的运行温度，其次考虑变流器的模块温度，然后考虑内部其它运行状况，最后综合得出内部运行状况标志符Interx下对应的有功功率输出P。

以内部发电机温度为例说明如下：发电机设计时，发电机运行于额定条件下的发电机温度为Temp1，假如，实际中发电机运行于额定发电量的时候检测到的温度为Temp2(<Temp1)，此时可以根据判断可以实时的增加发电机发电量；若实际中检测到的温度为Temp3(>Temp1)，应及时地降低发电机发电量。综上，将以上表格嵌入到主控系统中，根据不同的运行条件，自动索引(Index)查找二维表，根据风场主控的综合判断，确定当前是否发出最优有功功率P。

(5)比较所预估的风力发电机组总的超发功率∑P_over与偏差ΔP数值之间的关系，如下：

(i)当ΔP≤∑P_over时，表明所预估的总的超发功率∑P_over能够补偿有功功率偏差ΔP，即经过超发功率控制后风场的并网有功功率可以满足场控下发的设定值，然而由于风场并网设定值的限制，因此只需要将偏差ΔP作为实际所需要的超发功率∑P_actual；

(ii)当ΔP>∑P_over时，表明所预估的总的超发功率∑P_over不能补偿有功功率偏差ΔP，即经过超发功率控制后风场的并网有功功率仍不能满足场控下发的设定值，只能达到减小偏差的作用，此时需要将预估的总的超发功率∑P_over全部作为实际需要的超发的功率∑P_actual。

(6)基于实际需要的超发功率∑P_actual，首先根据等比原则分配到单台风电机组中(指等比例均匀分配到各个单台机组中，得到分配的单机所需超发有功功率P_{s_extra})，然后再根据单台风电机组超发功率控制系统单元的反馈信息(包含以下步骤中的单台机组出力裕度标志位flag和单台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s)，进行超发功率的再次分配，经过多次反馈矫正环节，最终达到单台机组的最优有功功率输出，并实现风场的有功功率最大化输出。

如图4所示，所述单台风电机组超发功率控制系统单元执行以下步骤：

(1)根据风电机组参数计算额定有功功率输出量P_{s_rate}。其中，发电机的额定有功功率计算如下公式：

式中，Ω为机械角速度，n_p为电机的极对数，L_d和L_q为发电机的额定电感值，i_d和i_q为发电机的额定电流值，ψ_f为永磁体磁链。

(2)检测单台机组内外部运行条件，得到单台机组(简称单机)能够输出的最大有功功率P_{s_max}。其中，单台机组的内外部运行条件可以通过发电机组安装的各个传感器和风速仪检测得到，P_{s_max}的得到过程可以通过上面所述的二维表查表法得到。

(3)根据额定有功功率输出量P_{s_rate}和单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的关系判断该单台机组是否存在有功功率出力裕度。

其中，(i)当P_{s_rate}≤P_{s_max}时，表明该单台机组仍然存在一定的有功出力裕度，能够进行超发功率，此时将单台机组出力裕度标志位flag置位1，并将其信息反馈给所述风场超发功率控制单元进行处理；

(ii)当P_{s_rate}＞P_{s_max}时，表明该单台机组因运行条件限制出现故障或不能工作于额定状态下，此时将单台机组出力裕度标志位flag置位0，并将其信息反馈给所述风场超发功率控制单元进行处理。

当单台机组出力裕度标志位flag为0时，单台机组超发功率控制系统不进行核心控制算法，当单台机组出力裕度标志位flag为1时，则继续执行以下的核心控制算法，以进行如下单台风电机组核心控制步骤：

(1)首先接收来自于场控中风场超发功率控制系统单元分配到的单机所需超发有功功率P_{s_extra}；

(2)根据额定有功功率输出量P_{s_rate}和单机所需超发有功功率P_{s_extra}得到单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}；

(3)风场中单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}和单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的偏差表达式如下：

ΔP_s＝P_{s_need}-P_{s_max}

式中，ΔP_s为单台机组有功功率输出偏差值。

(4)将上述步骤中所得到的偏差值ΔP_s经过以下逻辑判断：

(i)当ΔP_s＝0时，表明此时的单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}恰好满足单台机组需要的总的有功功率P_{s_need}，此时该机组不能再提供额外的有功出力；

(ii)当ΔP_s＜0，表明此时的单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}能够满足单台机组需要的总的有功功率P_{s_need}，并且还可以再继续接受额外的超发功率；

(iii)当ΔP_s＞0时，表明此时的单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}不能满足单台机组需要的总的有功功率P_{s_need}，剩余的偏差值ΔP_s需要其它机组进行提供。

(5)将每台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s的数值信息保存并反馈到所述风场超发功率控制系统单元中，所述风场超发功率控制系统单元根据每台机组反馈回来的ΔP_s和flag数值信息，输出二次分配的单机超发功率P_{s_extra}，进行超过功率的二次分配；

(6)继续按照上述方法循环进行，即经过所述风场超发功率控制系统单元和所述单台风电机组超发功率控制单元之间的多次反馈和矫正控制，最后达到每台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s均满足ΔP_s≤0，此时得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}，也称单台机组有功功率指令值P_{s_ref}，则依次可得到其它机组的P_{s_ref}，最后综合相加得到总的最优有功功率值。

(7)最后所述单台风电机组超发功率控制单元将得到的单台机组有功功率指令值P_{s_ref}通过指令下发给变流器的功率控制单元。

从上述的控制流程中可以看出，由于存在多次反馈矫正环节，控制系统里的P_{s_extra}，P_{s_need}，ΔP_s和P_{s_ref}均是变化值，最终经过多次矫正环节得到系统最优值。

本发明的基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法能够根据电网调度中心对风场并网有功功率的要求，和实时检测风场中不同风力发电机组的运行工况，通过最优功率控制系统单元将影响风场中有功功率并网的因素进行多次反馈矫正控制和综合评估，最后控制风电机组达到最优有功功率的输出。通过本发明所提的方法有利于提升风场中单台机组的效率最大化，并可以减小为了达到并网功率设定值所采取的不必要风电机组的安装，降低风场经济成本，有效提高整个风场的有功出力效率。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤S1、获取总的并网有功功率∑P_output，并将其与风力发电场的主控系统获取的总的风场并网有功功率设定值P_set进行比较，得到风场并网的有功功率偏差值ΔP；

步骤S2、预估风力发电机组总的超发功率∑P_over，并将其与所述风场并网的有功功率偏差值ΔP进行比较，得到实际所需要的超发功率∑P_actual；

步骤S3、将所述实际需要的超发功率∑P_actual分配到单台风电机组，得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}；

所述步骤S3进一步包含以下过程：

步骤S31、将所述实际需要的超发功率∑P_actual根据等比原则分配到单台风电机组中得到分配的单机所需超发有功功率P_{s_extra}；

步骤S32、当单台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s均满足ΔP_s≤0时，得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}，否则，继续执行步骤S33；

步骤S33、再根据风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}和单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的大小以及单台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s，将上次分配的单机所需超发有功功率作为下一循环的步骤S31中的实际需要的超发功率，并循环执行所述步骤S31-步骤S33，直至得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}。

2.如权利要求1所述的基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，其特征在于，

所述步骤S1中进一步包含以下过程：

步骤S11、实时检测风力发电场中的并网点电压和电流实时值，并根据该电压和电流以及功率因数，计算总的并网有功功率∑P_output，如下：

计算单台机组有功功率P：

P＝P_A+P_B+P_C＝＝U_AI_Acosθ_A+U_BI_Bcosθ_B+U_CI_Ccosθ_C

式中，U_A、U_B、U_C为各相相电压的有效值，I_A、I_B、I_C为各相电流有效值,θ_A、θ_B、θ_C分别为各相的负载角；

步骤S12、将计算出的各单台机组有功功率相加得到所述总的并网有功功率∑P_output。

3.如权利要求1或2所述的基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，其特征在于，

所述风场并网的有功功率偏差值ΔP的计算公式为：ΔP＝P_set-∑P_output。

4.如权利要求1所述的基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，其特征在于，

所述步骤S2中进一步包含以下过程：

比较所述预估的风力发电机组总的超发功率∑P_over与所述所述风场并网的有功功率偏差值ΔP的大小：

当ΔP≤∑P_over时，将所述风场并网的有功功率偏差值ΔP作为实际所需要的超发功率∑P_actual；

当ΔP>∑P_over时，将预估的总的风力发电机组总的超发功率∑P_over全部作为实际需要的超发的功率∑P_actual。

5.如权利要求4所述的基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，其特征在于，

所述步骤S33中进一步包含以下过程：

当所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}＞所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}时，单台机组出力裕度标志位flag置为0；

当所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}≤所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}时，单台机组出力裕度标志位flag置为1，并根据所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}和所述单机所需超发有功功率P_{s_extra}得到单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}，并比较所述单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}和所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的大小，得到所述单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s。

6.如权利要求5所述的基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法，其特征在于，

所述单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s的计算公式为：

ΔP_s＝P_{s_need}-P_{s_max}；

当单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s＝0时，该单台机组不再提供额外的有功出力；

当单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s＜0，该单台机组继续接受额外的超发功率；

当单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s＞0时，该单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}与单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}之间剩余的偏差通过其它机组提供。

7.一种采用如权利要求1-6任意一项所述的基于单机功率可调的风力发电场最大有功功率输出控制方法的最大化有功功率输出控制系统，其特征在于，包含：风场超发功率控制系统，所述风场超发功率控制系统计算并网有功功率∑P_output，将其与风力发电场的主控系统获取的总的风场并网有功功率设定值P_set进行比较，得到风场并网的有功功率偏差值ΔP；

所述风场超发功率控制系统预估风力发电机组总的超发功率∑P_over，将其与所述风场并网的有功功率偏差值ΔP进行比较得到实际所需要的超发功率∑P_actual；

所述风场超发功率控制系统将所述实际需要的超发功率∑P_actual将所述实际需要的超发功率∑P_actual分配到单台风电机组，得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}；

进一步包含单台风电机组超发功率控制系统；

所述风场超发功率控制系统将所述实际需要的超发功率∑P_actual根据等比原则分配，将分配后的单机所需超发有功功率P_{s_extra}发送给所述单台风电机组超发功率控制系统，当单台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s均满足ΔP_s≤0时，所述单台风电机组超发功率控制系统得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}；否则，所述单台风电机组超发功率控制系统根据风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}和单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的大小以及单台机组的有功功率输出偏差值ΔP_s，将上次分配的单机所需超发有功功率根据等比原则分配进行再次分配，得到下一次分配的单机所需超发有功功率，按照上述步骤循环进行，直至得到单台机组的最优有功功率输出值P_{s_ref}。

8.如权利要求7所述的最大化有功功率输出控制系统，其特征在于，

当所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}＞所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}时，所述单台风电机组超发功率控制系统将单台机组出力裕度标志位flag置为0；

当所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}≤所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}时，所述单台风电机组超发功率控制系统将单台机组出力裕度标志位flag置为1，并根据所述风力发电机组的额定有功功率输出量P_{s_rate}和所述单机所需超发有功功率P_{s_extra}得到单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}，比较所述单台机组所需要输出的有功功率P_{s_need}和所述单台机组能够输出的最大有功功率P_{s_max}之间的大小，得到所述单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s，将所述单台机组有功功率输出偏差值ΔP_s反馈到所述风场超发功率控制系统。

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