CN112070629B - 风电场能量管理系统的性能评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电场能量管理系统的性能评估方法，包括如下步骤：S1、获取风电场能量管理系统或/和AGC/AVC系统的相关信息数据；S2、根据获取的信息数据分别对做功率精度、响应时间、功率变化率和功率超限做评估；S3、以T时间间隔分别计算功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数；S4、根据计算所得的功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数基于模糊综合评价方法对能量管理系统做出综合评估。通过综合评估分数反映能量管理系统性能。从而有效的监视能量管理系统性能，为风电场的优化调度、电网安全运行提供依据。

Description

风电场能量管理系统的性能评估方法

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种风电场能量管理系统的性能评估方法。

背景技术

近年来风力发电得到了快速的发展，以风电为主的新能源发电日益壮大，风力发电已成为主要的新能源发电之一，随着风力发电规模的逐渐增加，其随机性、不稳定性给电网安全运行带来的影响不容忽视。能量管理系统以电网安全运行为核心，响应电网的调度指令，并采用合适的功率分配策略，实现对风电机组的安全调度。在风电场长期运行的能量管理系统由于缺乏有效地评价，无法准确了解能量管理系统对电网调度的控制响应性能，因此，提出一种风电场能量管理系统的性能评估方法来有效地评估能量管理系统的性能，为风电场的优化调度、电网安全运行提供依据。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种风电场能量管理系统的性能评估方法，此方法可有效的监视能量管理系统性能，为风电场的优化调度、电网安全运行提供依据。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：本发明提供一种风电场能量管理系统的性能评估方法，包括如下步骤：

S1、获取风电场能量管理系统或/和AGC/AVC系统的相关信息数据；

S2、根据获取的信息数据分别对做功率精度、响应时间、功率变化率和功率超限做评估；

S3、以T时间间隔分别计算功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数；

S4、根据计算所得的功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数基于模糊综合评价方法对能量管理系统做出综合评估。

进一步，步骤S1中的信息数据包括调度主站有功/无功调度目标值、风电场有功/无功实发值、风电场可调限值、风电场额定功率和1/10min变化设定值。

进一步，在步骤S4中，还包括，

S41、建立综合评价的因素集、综合评价的评价集和确定因素权重集；

S42、定义一个评价因素评估分数，确定评价因素评估分数与评价集的对应关系；

S43、根据功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数、功率超限评估分数以及评价因素评估分数与评价集的对应关系确定隶属度；

S44、根据隶属度建立评价矩阵；

S45、基于评价矩阵建立综合评价模型、并设置等级分数，根据综合评价模型和等级分数确定综合评估分数。

进一步，步骤S43中，所述评价因素评估分数与评价集的对应关系为：优秀：S≥90分；良好：70≤S<90分；一般：60≤S<70分；不好：S<60分；其中S为获得的评估分数。

进一步，所述T时间间隔为整数小时。

进一步，步骤S3中，功率精度评估分数为S_p：

其中S_pi为T时间间隔内功率精度评估分数：

其中Epi为功率调度目标值P_目与功率实发值P_实的误差：

其中i＝(1,2,3,……)，P_调为风电场可调功率，i为1表示第一个T时间间隔，i为2表示第二个T时间间隔；N＝T/10；P_额为风电场额定容量。

进一步，步骤S3中，响应时间评估分数为S_t：

其中S_ti为T时间间隔响应速度评估分数：

其中T_max为常数；T_ti为T时间间隔响应时间：

其中n表示AGC指令变化的次数，即计算响应速度T_tic的阶段次数；

P_额为风电场额定容量；P_目为功率调度目标值；P_实为功率实发值；其中i＝(1,2,3,……)，P_调为风电场可调功率，i为1表示第一个T时间间隔，i为2表示第二个T时间间隔。

进一步，步骤S3中，功率超限评估分数为S_o：

T时间间隔功率超限评估分数S_oi：

Co_max＝0.1T取整

T时间间隔内功率超限次数C_oi计算公式如下：

P_额为风电场额定容量；P_目为功率调度目标值；P_实为功率实发值；其中i＝(1,2,3,……)，P_调为风电场可调功率，i为1表示第一个T时间间隔，i为2表示第二个T时间间隔。

进一步，步骤S3中，1/10min功率变化率评估分数为S_r：

其中T时间间隔1/10min功率变化率评估分数为S_ri：

Cr_max＝0.5*(0.2T-66)取整

C_ri＝C_ri1+C_ri10

C_ri1＝count1++，|P_实-P_{实(上一分钟)}|≥10％*P_额

C_ri10＝count10++，|P_实-P_{实(上十分钟)}|≥33％*P_额；

其中T时间间隔内1分钟变化率超限次数为C_ri1，10分钟变化率超限次数为C_ri10，其中i＝(1,2,3,……)，i为1表示第一个T时间间隔，i为2表示第二个T时间间隔。

本发明的有益效果：本发明提供一种风电场能量管理系统的性能评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取风电场能量管理系统或/和AGC/AVC系统的相关信息数据；S2、根据获取的信息数据分别对做功率精度、响应时间、功率变化率和功率超限做评估；S3、以T时间间隔分别计算功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数；S4、根据计算所得的功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数基于模糊综合评价方法对能量管理系统做出综合评估。通过综合评估分数反映能量管理系统性能。从而有效的监视能量管理系统性能，为风电场的优化调度、电网安全运行提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明提供的风电场能量管理系统的性能评估方法的流程示意图；

图2为本发明提供的风电场能量管理系统的性能评估方法的另一流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参阅图1～2，本发明提供一种风电场能量管理系统的性能评估方法，包括如下步骤：

S1、获取风电场能量管理系统或/和AGC/AVC系统的相关信息数据；相关信息数据包括调度主站有功/无功调度目标值、风电场有功/无功实发值、风电场可调限值、风电场额定功率和1/10min变化设定值等；其中1/10min表示1分钟和10分钟，即获取1分钟和10分钟的变化设定值。

S2、根据获取的信息数据分别对做功率精度、响应时间、功率变化率和功率超限做评估；

S3、以T时间间隔分别计算功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数；

其中功率控制精度、响应速度、1/10min功率变化率和功率超限及能量管理系统综合评估分数以风电场能量管理系统或AGC/AVC系统三个月时间(可根据实际需要进行更改)的数据为单位进行评估，数据采样周期设置为10s。

具体的，功率精度评估分数：设以T为时间间隔(优选地，T时间间隔取小时的整数，单位为秒)，计算功率精度评估分数Spi(Sp1则表示第一个时间间隔计算的功率精度评估分数)，Spi计算方法如下：

首先计算功率调度目标值P_目与功率实发值P_实的误差Epi，公式如下：

其中i＝(1,2,3,……)，P_调为风电场可调功率，i为1表示第一个T时间间隔，i为2表示第二个T时间间隔；N＝T/10，为方便理解，求取E_p1，E_p2，时间间隔T取1小时(3600s)，P_调≥P_目，得到公式：

以此类推，得到E_p3到E_pn。

若以风电场能量管理系统或AGC/AVC系统三个月(假设有90天)时间数据作为评估依据，取时间间隔T取1小时，则E_pi为E_p1到E_p2160。

在根据下面公式换算成相应的百分制评估分数，得到T时间间隔功率精度评估分数S_pi：

E_max＝+2％*P_额(P_额为风电场额定容量)

得到功率精度评估分数S_p：

响应时间评估分数：以T为时间间隔计算响应速度评估分数S_ti(S_t1则表示第一个时间间隔计算的响应速度评估分数)，数据采样周期设置为1s，在T时间间隔内响应速度以AGC指令变化时刻(变化死区为±2％*风电场额定容量)作为零时刻，当P_调≥P_目时，功率实发值达到功率调度目标值±2％*风电场额定容量P_额所需要的时间为此阶段的响应速度T_tic。当P_调<P_目时，功率实发值达到功率可调限值±2％*风电场额定容量P_额所需要的时间为此阶段的响应速度T_tic。T时间间隔最终的响应时间T_ti对AGC指令变化每阶段的响应时间求平均。

当AGC指令变化时，开始求取T_tic，公式如下：

T时间间隔响应时间T_ti，公式如下：

其中n表示AGC指令变化的次数，即计算响应速度T_tic的阶段次数。

在根据下面公式换算成相应的百分制评估分数，得到T时间间隔响应速度评估分数S_ti：

T_max＝60(根据风电场的不同要求，可进行配置)

得到响应时间评估分数S_t：

功率超限评估分数：以T为时间间隔计算功率超限评估分数S_oi(S_o1则表示第一个时间间隔计算的超限评估分数),

首先计算在T时间间隔内功率超限次数C_oi计算公式如下：

在根据下面公式换算成相应的百分制评估分数，得到T时间间隔功率超限评估分数S_oi：

Co_max＝0.1T取整

得到功率超限评估分数S_o：

若以风电场能量管理系统或AGC/AVC系统三个月(每个月30天)时间数据作为评估依据，T时间间隔取1小时，则

功率变化率评估分数：以T为时间间隔计算1/10min功率变化率(即为1分钟和10分钟的功率变化率)评估分数S_ri(S_r1则表示第一个时间间隔计算的1/10min功率变化率评估分数)，首先计算在T时间间隔内1分钟变化率超限次数C_ri1，10分钟变化率超限次数C_ri10，计算公式如下：

C_ri1＝count1++，|P_实-P_{实(上一分钟)}|≥10％*P_额

C_ri10＝count10++，|P_实-P_{实(上十分钟)}|≥33％*P_额

再计算1/10min功率变化超限次数C_ri计算公式如下：

C_ri＝C_ri1+C_ri10

在根据下面公式换算成相应的百分制评估分数，得到T时间间隔1/10min功率变化率评估分数S_ri：

得到1/10min功率变化率评估分数S_r：

S4、根据计算所得的功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数基于模糊综合评价方法对能量管理系统做出综合评估。

其中，在步骤S4中，还包括，

S41、建立综合评价的因素集、综合评价的评价集和确定因素权重集；

具体的，建立综合评价的因素集U＝(u₁,u₂,u₃,u₄)；其中元素u_i代表影响评价对象的第i个因素，设定u₁表示功率精度，u₂表示响应速度，u₃表示1/10min功率变化率，u₄表示功率超限；

建立综合评价的评价集V＝(v₁,v₂,v₃,v₄)；其中元素V_j代表第j种评价结果，设定V₁表示优秀，V₂表示良好，V₃表示一般，V₄表示不好；

确定因素权重集A；功率精度、响应速度、1/10min功率变化率、功率超限都是关键所在，取得同等权重，得到权重集A＝(0.25,0.25,0.25,0.25)。

S42、定义一个评价因素评估分数，确定评价因素评估分数与评价集的对应关系；

S43、根据功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数、功率超限评估分数以及评价因素评估分数与评价集的对应关系确定隶属度；

评价因素评估分数与评价集的对应关系为：

根据计算结果功率精度评估分数Spi、响应速度评估分数Sti、1/10min功率变化率评估分数Sri、功率超限评估分数Soi及评价因素评估分数与评价集的对应关系，确定(u_i,v_j)隶属度，如表1所示：

表1隶属度

S44、根据隶属度建立评价矩阵；评价矩阵

S45、基于评价矩阵建立综合评价模型、并设置等级分数，根据综合评价模型和等级分数确定综合评估分数；首先建立综合评价模型B，B＝A*R，设置等级分数G＝(100,80,60,30)，确定综合评价分数F＝B*G^T。

通过对风电场长期运行的能量管理系统性能进行评估，为风电场的优化调度、电网安全运行提供依据。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种风电场能量管理系统的性能评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取风电场能量管理系统或/和AGC/AVC系统的相关信息数据；

S2、根据获取的信息数据分别对功率精度、响应时间、功率变化率和功率超限做评估；

S3、以T时间间隔分别计算功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数；

功率精度评估分数为S_p：

其中S_pi为T时间间隔内功率精度评估分数：

E_max＝2％*P_额

其中Epi为功率调度目标值P_目与功率实发值P_实的误差：

响应时间评估分数为S_t：

其中S_ti为T时间间隔响应速度评估分数：

其中T_max为常数；T_ti为T时间间隔响应时间：

其中n表示AGC指令变化的次数，即计算响应速度T_tic的阶段次数；

1/10min功率变化率评估分数为S_r：

其中T时间间隔1/10min功率变化率评估分数为S_ri：

Cr_max＝0.5*(0.2T-66)取整

C_ri＝C_ri1+C_ri10

C_ri1＝count1++，|P_实-P_{实(上一分钟)}|≥10％*P_额

C_ri10＝count10++，|P_实-P_{实(上十分钟)}|≥33％*P_额；

功率超限评估分数为S_o：

T时间间隔功率超限评估分数S_oi：

Co_max＝0.1T取整

T时间间隔内功率超限次数C_oi计算公式如下：

其中i＝(1,2,3,……)，P_调为风电场可调功率，i为1表示第一个T时间间隔，i为2表示第二个T时间间隔，

N＝T/10；P_额为风电场额定容量，C_ri1为T时间间隔内1分钟变化率超限次数，C_ri10为10分钟变化率超限次数，P_实为功率实发值，P_目为功率调度目标值；

S4、根据计算所得的功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数和功率超限评估分数基于模糊综合评价方法对能量管理系统做出综合评估。

2.根据权利要求1所述的风电场能量管理系统的性能评估方法，其特征在于：步骤S1中的信息数据包括调度主站有功/无功调度目标值、风电场有功/无功实发值、风电场可调限值、风电场额定功率和1/10min变化设定值。

3.根据权利要求1所述的风电场能量管理系统的性能评估方法，其特征在于：在步骤S4中，还包括，

S41、建立综合评价的因素集、综合评价的评价集和确定因素权重集；

S42、定义一个评价因素评估分数，确定评价因素评估分数与评价集的对应关系；

S43、根据功率精度评估分数、响应时间评估分数、功率变化率评估分数、功率超限评估分数以及评价因素评估分数与评价集的对应关系确定隶属度；

S44、根据隶属度建立评价矩阵；

S45、基于评价矩阵建立综合评价模型、并设置等级分数，根据综合评价模型和等级分数确定综合评估分数。

4.根据权利要求3所述的风电场能量管理系统的性能评估方法，其特征在于：步骤S43中，所述评价因素评估分数与评价集的对应关系为：优秀：S≥90分；良好：70≤S<90分；一般：60≤S<70分；不好：S<60分；其中S为获得的评估分数。

5.根据权利要求1所述的风电场能量管理系统的性能评估方法，其特征在于：所述T时间间隔为整数小时。

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