CN111541279B - 考虑机组出力状态的风电场功率自动控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种考虑机组出力状态的风电场功率自动控制系统及方法，包括风功率预测模块、风电场功率分配模块、数据库模块、风电场SCADA系统和风电机组控制系统，其中所述的风电场功率分配模块分别与风功率预测模块、数据库模块、风电场SCADA系统、风电机组控制系统连接；所述的风电场功率分配模块结合功率预测并考虑机组出力状态对场内机组功率进行优化分配，并将得到的功率指令输送到各机组的风电机组控制系统。与现有技术相比，本发明具有易于实现，经济性高等优点。

Description

考虑机组出力状态的风电场功率自动控制系统及方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种考虑机组出力状态的风电场功率自动控制系统及方法。
背景技术
由于风速变化的随机性风电机组输出功率总是在一个变化过程中，目前，随着风电装机规模日益增加，风电功率波动对电网稳定的影响日益明显。电网通常要根据电网负载情况，基于调节电网频率或电网接纳能力的考虑，调节电网上各电力源输出功率，风电场也是调节对象之一。且由于风的随机性造成风电场出力波动，对电网影响较大，对风电场功率输出进行一定的限制。当前，电网会根据风电场预测功率来给风电场下发电量配额指标，根据下发给风电场的配额指标，现有的风电场功率控制系统通常都是按照平均分配让每台风机发等量指标的功率或根据机组出力能力进行比例分配。
由于地形、环境以及风电机组间尾流等因素的影响，风场内风电机组的来流风速并非相等，风电机组所处的出力状态也不尽相同，传统采取功率指令平均分配或者比例分配的方法没有考虑机组出力状态会导致功率指令追踪效果较差以及机组疲劳较大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑机组出力状态的风电场功率自动控制系统及方法，易于实现，经济性高，较简单比例分配方式等有效减少了风电机组机械损伤并提高了满足电网功率指令的可靠性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种考虑机组出力状态的风电场功率自动控制系统，包括风功率预测模块、风电场功率分配模块、数据库模块、风电场SCADA系统和风电机组控制系统，其中所述的风电场功率分配模块分别与风功率预测模块、数据库模块、风电场SCADA系统、风电机组控制系统连接；所述的风电场功率分配模块结合功率预测并考虑机组出力状态对场内机组功率进行优化分配，并将得到的功率指令输送到各机组的风电机组控制系统。
优选地，所述的风功率预测模块包括风功率预测计算机，用于进行风功率预测，并将预测结果输送到风电场功率分配模块。
优选地，所述的风功率预测模块结合机组历史运行数据，使用神经网络对风电机组功率和风速进行超短期预测。
优选地，所述的预测过程具体为：由调度控制周期前的机组记录的风速基于神经网络方法预测得到未来调度周期的机组来流风速，并根据风速预测结果和机组功率曲线读取机组功率预测值。
优选地，所述的风电场功率分配模块包括场站分配计算机用于根据设定的优化分配方法将风电场功率指令分配并输送到各个风电机组的控制系统。
优选地，所述的优化分配方法根据风电机组的当前功率出力大小进行排序，结合风功率预测结果考虑机组的出力能力进行调度指令调整，当风场出力需要减少时，优先对功率出力较大的风电机组进行出力调整以满足电网调度指令；风场出力需要增加时，优先对功率出力较小且根据预测可加功率的风电机组进行出力调整以满足电网调度指令。
优选地，所述的数据库模块包括数据库计算机，用于风电场运行数据、预测数据和分配数据的储存和调用。
优选地，所述的控制系统还包括风电场通讯设备，该风电场通讯设备包括：
风功率预测系统与数据库模块间的通讯总线、风电场SCADA系统与数据库模块之间的通讯总线以及风电场功率分配模块与数据库模块之间的通讯总线。
一种用于所述的考虑机组出力状态的风电场功率自动控制系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)风功率预测模块从数据库模块读取机组的历史运行数据，根据机组的历史运行数据利用神经网络预测场内各机组的风速、风向以及功率值，其中功率值根据预测的风速值结合机组功率曲线得到，预测结果写入数据库；
2)风电场内风电场数据库模块自动接收上级调度系统下发的发电出力计划曲线或者实时调节指令，所述的风电场功率分配模块从数据库模块读取风电机组风速、功率的预测结果、计划曲线或者实时调节指令以及风电机组的实时运行状态数据，根据电网下发的全场功率按照设定的功率分配方法进行场内机组间的功率分配，分配指令写入数据库模块；
3)完成功率分配后，机组功率分配指令通过光纤通讯从数据库模块下达给各风电机组控制系统，从而完成场内功率优化调度；机组按功率分配结果运行，其实时运行状态数据通过光纤通信回传到风电场SCADA监控系统，再把机组运行信息写入数据库模块；
4)通过循环进行上述步骤，即可实现风电场的连续优化控制。
优选地，所述的功率分配方法具体为：
(1)根据实时读取的风电机组发电功率数据，对风电场内机组进行排序，并将风电场当前整场出力与下一调度周期的风电场调度指令进行比较，确定调度指令与当前出力的功率差，当风电场调度指令大于风电场当前出力，则风电场需要提高发电量；当风电场调度指令小于风电场当前出力，则风电场需要降低发电量；
(2)功率差ΔP按照下式(1)至(2)计算：
其中为电网给定的风电场有功指令；/>为风电场当前总功率输出；/>为第i台的风电机组功率输出，N为风电场内机组台数；
(3)当ΔP>0，风场的功率输出需要增加，第i台风电机组的可增加出力能力按照下式(3)计算：
ΔPi up＝Pi max-Pi out (3)
为第i台风电机组在下一调度周期的最大功率输出，其值通过风功率预测确定；/>为第i台风电机组的当前功率输出；
(4)假设根据当前机组出力由小到大进行排序，第1到k台机组能增加的出力与ΔP满足下式：
即1到k台机组能增加的出力大于ΔP，而1到k-1层机组能增加的出力小于ΔP，即从1到k台机组都进行动作，即可满足电网调度指令；
此时，风电场内各机组的功率调节分配量如下式(5)所示：
从1到k-1台机组都是高阶区的机组按最大出力发电，第k台机组来补足从1到k-1台机组剩下的功率差额，达到功率需求，其余机组不需要进行动作；
(5)当ΔP<0，这意味着风电场有功输出需要降低，第i台机组能够减少的功率如下式所示：
ΔPi down＝Pi out-Pi min (6)
为第i台机组的最小出力极限；
(6)假设根据当前机组出力由大到小进行排序，第1到k台机组能增加的出力与|ΔP|满足如下关系：
即1到k台机组能减少的出力大于|ΔP|，而1到k-1台机组能减少的出力小于|ΔP|，即从1到k台机组都进行动作，即可满足电网调度指令；
按照从风速最高的机组优先动作原则，从第1台到第k台的风机输出需要被调配，各机组需要调配的额度如下式所示：
第1到第k-1台机组保持最小功率输出，第k台机组来补齐1到k-1层剩余的功率差额，达到功率需求，其余机组不需要进行动作；
(7)机组输出功率最大值即风功率预测的结果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)根据风电机组状态来进行场内机组发电量的分配策略，能够达到实现电网功率调度指令的同时，提高机组功率控制可靠性，同时减少机械损伤的效果；
2)构建了一种风电场自动发电控制系统，结合功率预测并考虑机组出力状态对场内机组功率就行优化分配，提高风电场运行的可靠性；
3)本发明功率分配模块采用的分配方法根据风电机组的当前功率出力大小进行排序，分配方法结合风功率预测结果考虑机组的出力能力，风场出力需要减少时，优先对功率出力较大的风电机组进行出力调整以满足电网调度指令；风场出力需要增加时，优先对功率出力较小的风电机组进行出力调整以满足电网调度指令。因此可以有效减少机组动作和疲劳损伤。
4)本发明系统结构简单、实现容易，有利于推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明要解决的技术问题是由于地形、环境以及风电机组间尾流等因素的影响，风场内风电机组的来流风速并非相等，风电机组所处的出力状态也不尽相同，传统采取功率指令平均分配或者比例分配的方法没有考虑机组出力状态会导致功率指令追踪效果较差以及机组疲劳较大。为了更好地实现电网调度指令同时减少机械损伤，需要在机组间分配有功调度指令时，考虑风电机组的状态以及出力能力。本发明开发考虑机组的状态进行风电场功率分配的控制系统，并实现系统所需的风功率预测模块、风电场功率分配模块、数据库模块、风电场SCADA系统、风电机组控制系统各部分间的数据通讯。
如图1所示，风电场功率控制系统主要由：风功率预测模块、风电场功率分配模块、数据库模块、风电场SCADA系统、风电机组控制系统和风电场通讯设备等组成。其中风功率预测模块、风电场功率分配模块、数据库模块由相应的计算机实现，各部分数据的读取调用和储存均通过数据库模块实现，为了表示方便起见，图1中的各模块的数据通讯直接在相应模块间连接表示。风电场功率控制系统分配步骤如下：
1.风功率预测计算机从数据库计算机读取机组的历史运行数据，根据机组的历史运行数据利用神经网络预测场内各机组的风速、风向以及功率值，所述功率值根据预测的风速值结合机组功率曲线得到，预测结果写入数据库。所述风功率预测计算机与数据库计算机间的通讯通过工业以太网实现。
2.风电场内风电场数据库计算机自动接收上级调度系统下发的发电出力计划曲线或者实时调节指令，风电场功率分配计算机从数据库读取风电机组风速、功率的预测结果、计划曲线或者实时调节指令以及风电机组的实时运行状态数据，根据电网下发的全场功率按照设定的功率分配方法进行场内机组间的功率分配，分配指令写入数据库计算机。所述风功率分配计算机与数据库计算机间的通讯和上级调度系统与数据库计算机间的通讯通过工业以太网实现。
3.完成功率分配后，机组功率分配指令通过光纤通讯从数据库模块下达给各风电机组控制系统，从而完成场内功率优化调度。机组按功率分配结果运行，其实时运行状态数据通过光纤通信回传到风电场SCADA监控系统，再把机组运行信息写入数据库。
4.通过循环进行上述步骤，即可实现风电场的连续优化控制。
如图2所示，其中功率分配方法具体为：
(1)由于风电机组的疲劳载荷与机组的出力直接相关，机组出力越大，其疲劳载荷越大。因此，当风电场需要降低发电量时，风机动作的顺序是优先从出力值最大的风电机组开始；而当风电场需要提高发电量时，风机动作的顺序是优先从出力值最小的风电机组开始。同时，分配方法根据考虑当前机组的出力，结合风速预测值判断机组进行功率调节的大小来进行，使分配结果更可靠的同时减少机组过多动作带来的疲劳载荷。
(2)根据实时读取的风电机组发电功率数据，对风电场内机组进行排序，并将风电场当前整场出力与下一调度周期的风电场调度指令进行比较，确定调度指令与当前出力的差额。当风电场调度指令大于风电场当前出力，则风电场需要提高发电量；当风电场调度指令小于风电场当前出力，则风电场需要降低发电量。功率差ΔP按照下式(1)至(2)计算：
式中各项的含义是：其中为电网给定的风电场有功指令；/>为风电场当前总功率输出；/>为第i台的风电机组功率输出，N为风电场内机组台数；
(3)当ΔP>0，风场的功率输出需要增加，第i台风电机组的可增加出力能力按照下式(3)计算：
ΔPi up＝Pi max-Pi out (3)
为第i台风电机组在下一调度周期的最大功率输出，其值通过风功率预测确定；/>为第i台风电机组的当前功率输出；
(4)假设根据当前机组出力由小到大进行排序，第1到k台机组能增加的出力与ΔP满足下式：
即1到k台机组能增加的出力大于ΔP，而1到k-1层机组能增加的出力小于ΔP，即从1到k台机组都进行动作，即可满足电网调度指令；
此时，风电场内各机组的功率调节分配量如下式(5)所示：
从1到k-1台机组都是高阶区的机组按最大出力发电，第k台机组来补足从1到k-1台机组剩下的功率差额，达到功率需求，其余机组不需要进行动作；
(5)当ΔP<0，这意味着风电场有功输出需要降低，第i台机组能够减少的功率如下式所示：
ΔPi down＝Pi out-Pi min (6)
为第i台机组的最小出力极限；
(6)假设根据当前机组出力由大到小进行排序，第1到k台机组能增加的出力与|ΔP|满足如下关系：
即1到k台机组能减少的出力大于|ΔP|，而1到k-1台机组能减少的出力小于|ΔP|，即从1到k台机组都进行动作，即可满足电网调度指令；
按照从风速最高的机组优先动作原则，从第1台到第k台的风机输出需要被调配，各机组需要调配的额度如下式所示：
第1到第k-1台机组保持最小功率输出，第k台机组来补齐1到k-1层剩余的功率差额，达到功率需求，其余机组不需要进行动作；
(7)机组输出功率最大值即风功率预测的结果。本系统中关键核心的内容是风功率分配算法及其硬件支持系统的构建，本系统可在满足电网调配功率基础上减少机组动作带来的载荷疲劳，并且能够快速追踪功率。
本系统硬件实现能够利用现已入网风电场已有的功率分配系统，SCADA系统，和其自身的风功率预测系统来实现，不需要另外更新风电场自动化设备，只需要更新分配算法也能实现。
以上专利描述和说明中，尽可能多地加入了本系统的细节和实施方法，但是本发明专利还有很多种描述方法来实现，比如通讯方式的选择，功率分配系统的选择，所以本发明专利系统不受上面案例的限制，实现形式多样。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明专利方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本系统方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明专利技术方案的内容，依据本发明专利的技术实质对以上实例所做的任何简单修改，等同变化及修饰，均仍属于本发明专利保护的范围内。

Claims (4)

1.一种考虑机组出力状态的风电场功率自动控制系统的方法，其特征在于，所述系统包括风功率预测模块、风电场功率分配模块、数据库模块、风电场SCADA系统和风电机组控制系统，其中所述的风电场功率分配模块分别与风功率预测模块、数据库模块、风电场SCADA系统、风电机组控制系统连接；所述的风电场功率分配模块结合功率预测并考虑机组出力状态对场内机组功率进行优化分配，并将得到的功率指令输送到各机组的风电机组控制系统；
所述的风功率预测模块包括风功率预测计算机，用于进行风功率预测，并将预测结果输送到风电场功率分配模块；
所述的风电场功率分配模块包括场站分配计算机用于根据设定的优化分配方法将风电场功率指令分配并输送到各个风电机组的控制系统；
所述的数据库模块包括数据库计算机，用于风电场运行数据、预测数据和分配数据的储存和调用；
所述的控制系统还包括风电场通讯设备，该风电场通讯设备包括：
风功率预测系统与数据库模块间的通讯总线、风电场SCADA系统与数据库模块之间的通讯总线以及风电场功率分配模块与数据库模块之间的通讯总线；
所述方法包括以下步骤：
1)风功率预测模块从数据库模块读取机组的历史运行数据，根据机组的历史运行数据利用神经网络预测场内各机组的风速、风向以及功率值，其中功率值根据预测的风速值结合机组功率曲线得到，预测结果写入数据库；
2)风电场内风电场数据库模块自动接收上级调度系统下发的发电出力计划曲线或者实时调节指令，所述的风电场功率分配模块从数据库模块读取风电机组风速、功率的预测结果、计划曲线或者实时调节指令以及风电机组的实时运行状态数据，根据电网下发的全场功率按照设定的功率分配方法进行场内机组间的功率分配，分配指令写入数据库模块；
3)完成功率分配后，机组功率分配指令通过光纤通讯从数据库模块下达给各风电机组控制系统，从而完成场内功率优化调度；机组按功率分配结果运行，其实时运行状态数据通过光纤通信回传到风电场SCADA监控系统，再把机组运行信息写入数据库模块；
4)通过循环进行上述步骤，即可实现风电场的连续优化控制；
所述的功率分配方法具体为：
(1)根据实时读取的风电机组发电功率数据，对风电场内机组进行排序，并将风电场当前整场出力与下一调度周期的风电场调度指令进行比较，确定调度指令与当前出力的功率差，当风电场调度指令大于风电场当前出力，则风电场需要提高发电量；当风电场调度指令小于风电场当前出力，则风电场需要降低发电量；
(2)功率差ΔP按照下式(1)至(2)计算：
其中为电网给定的风电场有功指令；/>为风电场当前总功率输出；/>为第i台的风电机组功率输出，N为风电场内机组台数；
(3)当ΔP>0，风场的功率输出需要增加，第i台风电机组的可增加出力能力按照下式(3)计算：
ΔPi up＝Pi max-Pi out (3)
为第i台风电机组在下一调度周期的最大功率输出，其值通过风功率预测确定；/>为第i台风电机组的当前功率输出；
(4)假设根据当前机组出力由小到大进行排序，第1到k台机组能增加的出力与ΔP满足下式：
即1到k台机组能增加的出力大于ΔP，而1到k-1层机组能增加的出力小于ΔP，即从1到k台机组都进行动作，即可满足电网调度指令；
此时，风电场内各机组的功率调节分配量如下式(5)所示：
从1到k-1台机组都是高阶区的机组按最大出力发电，第k台机组来补足从1到k-1台机组剩下的功率差额，达到功率需求，其余机组不需要进行动作；
(5)当ΔP<0，这意味着风电场有功输出需要降低，第i台机组能够减少的功率如下式所示：
ΔPi down＝Pi out-Pi min (6)
为第i台机组的最小出力极限；
(6)假设根据当前机组出力由大到小进行排序，第1到k台机组能增加的出力与|ΔP|满足如下关系：
即1到k台机组能减少的出力大于|ΔP|，而1到k-1台机组能减少的出力小于|ΔP|，即从1到k台机组都进行动作，即可满足电网调度指令；
按照从风速最高的机组优先动作原则，从第1台到第k台的风机输出需要被调配，各机组需要调配的额度如下式所示：
第1到第k-1台机组保持最小功率输出，第k台机组来补齐1到k-1层剩余的功率差额，达到功率需求，其余机组不需要进行动作；
(7)机组输出功率最大值即风功率预测的结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的风功率预测模块结合机组历史运行数据，使用神经网络对风电机组功率和风速进行超短期预测。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的预测过程具体为：由调度控制周期前的机组记录的风速基于神经网络方法预测得到未来调度周期的机组来流风速，并根据风速预测结果和机组功率曲线读取机组功率预测值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的优化分配方法根据风电机组的当前功率出力大小进行排序，结合风功率预测结果考虑机组的出力能力进行调度指令调整，当风场出力需要减少时，优先对功率出力较大的风电机组进行出力调整以满足电网调度指令；风场出力需要增加时，优先对功率出力较小且根据预测可加功率的风电机组进行出力调整以满足电网调度指令。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112215425B (zh) * 2020-10-16 2023-10-20 国网冀北电力有限公司 风电集群有功功率的调度方法及装置
CN113991754B (zh) * 2021-12-24 2022-03-18 中国电力科学研究院有限公司 一种风电场的控制方法、系统及计算设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102606395A (zh) * 2012-03-20 2012-07-25 东南大学 基于功率预测信息的风电场有功优化控制方法
CN104124713A (zh) * 2014-08-06 2014-10-29 国网吉林省电力有限公司 一种风电机组优化运行控制方法
CN104184171A (zh) * 2014-08-13 2014-12-03 上海电机学院 一种风电场层有功功率控制系统和方法
CN105515061A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种风电机组有功功率控制方法和系统
CN107154648A (zh) * 2017-06-09 2017-09-12 南京理工大学 一种考虑风速波动与预测误差的风电场双层有功分配控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102606395A (zh) * 2012-03-20 2012-07-25 东南大学 基于功率预测信息的风电场有功优化控制方法
CN104124713A (zh) * 2014-08-06 2014-10-29 国网吉林省电力有限公司 一种风电机组优化运行控制方法
CN104184171A (zh) * 2014-08-13 2014-12-03 上海电机学院 一种风电场层有功功率控制系统和方法
CN105515061A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种风电机组有功功率控制方法和系统
CN107154648A (zh) * 2017-06-09 2017-09-12 南京理工大学 一种考虑风速波动与预测误差的风电场双层有功分配控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于人工神经网络的风电功率短期预测系统;范高锋 等;《电网技术》;第32卷(第22期);第72-76页 *
基于优先顺序法的风电场限出力有功控制策略;林俐 等;《电网技术》;第37卷(第04期);第88-94页 *
风电集群有功功率控制及其策略;林俐 等;《电力系统自动化》;第38卷(第14期);第89-16页 *

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