CN113471986A - 调节风电场有功功率的方法、控制设备及风电场的控制器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种调节风电场有功功率的方法、控制设备及风电场的控制器。所述方法包括：获取需要风电场调节的有功功率增量；基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量；基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量，以对各个风力发电机组的有功功率进行调节；其中，风力发电机组的有功功率可调量包括以下项之中的至少一项：变桨可增有功功率量、变桨可降有功功率量、用于表征通过改变转子动能可增加的有功功率量的转子动能可增有功功率量、以及用于表征通过制动电阻消耗可降低的有功功率量的制动电阻可降有功功率量。

Description

调节风电场有功功率的方法、控制设备及风电场的控制器
技术领域
本发明总体说来涉及风电技术领域，更具体地讲，涉及一种调节风电场的有功功率的方法、控制设备及风电场的控制器。
背景技术
随着新能源发电机组渗透率的不断增加，在高渗透率区域电网内，风力发电机组的安全性、稳定性引起了广泛关注。
在电网实际运行中，当电量消耗与电量供给不匹配时，即可引起电网频率出现变化较小、变动周期较短的微小分量，这种频率扰动主要靠风力发电机组本身的调节系统自动调整以完成电网负荷补偿，而修正电网频率的波动的过程即为发电机组的一次调频。
风电场的一次调频控制用于调节风电场输出有功功率的特性，使风电场在电网系统频率扰动后，提供快速、准确的有功功率支撑，应对电网安全运行需求，对提高新能源场站的渗透率及确保电力系统的稳定运行具有重要意义。
因此，如何调节风电场的有功功率以有效地满足调节需求就显得尤为重要。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种调节风电场的有功功率的方法、控制设备及风电场的控制器，其能够对风电场的有功功率进行调节以有效地满足调节需求。
根据本发明的示例性实施例，提供一种调节风电场的有功功率的方法，所述方法包括：获取需要风电场调节的有功功率增量；基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量；基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量，以对各个风力发电机组的有功功率进行调节；其中，风力发电机组的有功功率可调量包括以下项之中的至少一项：用于表征通过变桨操作可增加的有功功率量的变桨可增有功功率量、用于表征通过变桨操作可降低的有功功率量的变桨可降有功功率量、用于表征通过改变转子动能可增加的有功功率量的转子动能可增有功功率量、以及用于表征通过制动电阻消耗可降低的有功功率量的制动电阻可降有功功率量。
可选地，当需要风电场调节的有功功率增量大于0时，基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量的步骤包括：确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可增有功功率量确定风电场的变桨可增有功功率量；基于各个风力发电机组的转子动能可增有功功率量确定风电场的转子动能可增有功功率量。
可选地，当需要风电场调节的有功功率增量小于0时，基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量的步骤包括：确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可降有功功率量确定风电场的变桨可降有功功率量；基于各个风力发电机组的制动电阻可降有功功率量确定风电场的制动电阻可降有功功率量。
可选地，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量的步骤包括：当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的变桨可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量；当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可增有功功率量、以及风电场的转子动能可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量和通过改变转子动能增加的有功功率量。
可选地，当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可增有功功率量与第一变桨比例系数的乘积；当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可增有功功率量，且确定需要每个风力发电机组通过改变转子动能增加的有功功率量为：该风力发电机组的转子动能可增有功功率量与转子动能比例系数的乘积，其中，所述第一变桨比例系数为：需要风电场调节的有功功率增量与风电场的变桨可增有功功率量的比值，其中，所述转子动能比例系数为：需要风电场调节的有功功率增量与风电场的变桨可增有功功率量之间的差值与风电场的转子动能可增有功功率量的比值，且当所述比值大于1时，令所述转子动能比例系数为1。
可选地，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量的步骤包括：当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量；当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可降有功功率量、以及风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量、以及单独通过变桨操作降低的有功功率量。
可选地，当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量为：该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量与协同比例系数的乘积；当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量为：该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量，且确定需要每个风力发电机组单独通过变桨操作降低的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可降有功功率量与其制动电阻可降有功功率量之间的差值与第二变桨比例系数的乘积，其中，所述协同比例系数为：需要风电场调节的有功功率增量的绝对值与风电场的制动电阻可降有功功率量的比值，其中，所述第二变桨比例系数为：第一特定差值与第二特定差值的比值，第一特定差值为需要风电场调节的有功功率增量的绝对值与风电场的制动电阻可降有功功率量之间的差值，第二特定差值为风电场的变桨可降有功功率量与风电场的制动电阻可降有功功率量之间的差值，且当所述比值大于1时，令所述第二变桨比例系数为1。
可选地，确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量的步骤包括：针对每个风力发电机组，基于该风力发电机组的以下参数之中的至少一项确定该风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量：当前实际功率、最低限功率、额定功率、能够具备转子动能的最低限功率、当前的最大理论功率、当前实际桨距角、以及最小桨距角。
可选地，确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量的步骤包括：针对每个风力发电机组，当该风力发电机组的当前实际功率小于其能够具备转子动能的最低限功率以及其最低限功率时，该风力发电机组的变桨可增有功功率量以及转子动能可增有功功率量均为0；当该风力发电机组的当前实际功率小于其能够具备转子动能的最低限功率、且大于其最低限功率以及其当前的最大理论功率时，该风力发电机组的变桨可增有功功率量以及转子动能可增有功功率量均为0；当该风力发电机组的当前实际功率小于其能够具备转子动能的最低限功率以及其当前的最大理论功率、且大于其最低限功率时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为0、变桨可增有功功率量为其当前的最大理论功率与其当前实际功率之间的差值；当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率但小于其当前的最大理论功率、且其当前实际桨距角大于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为0、变桨可增有功功率量为其当前的最大理论功率与其当前实际功率之间的差值；当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率以及其当前的最大理论功率、且其当前实际桨距角大于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为第一预设比例的其额定功率、变桨可增有功功率量为0；当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率以及其额定功率、且其当前实际桨距角小于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量和变桨可增有功功率量均为0；当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率但小于其额定功率、且其当前实际桨距角小于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为其额定功率与其当前实际功率之间的差值和第一预设比例的其额定功率之中的最小值、变桨可增有功功率量为0。
可选地，确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量的步骤包括：针对每个风力发电机组，基于该风力发电机组的以下参数之中的至少一项确定该风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量：当前实际功率、最低限功率、以及制动电阻可降功率容量。
可选地，确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量的步骤包括：针对每个风力发电机组，当该风力发电机组的当前实际功率小于其最低限功率时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量均为0；当该风力发电机组的当前实际功率大于其最低限功率、且其当前实际功率与其最低限功率之间的差值大于其制动电阻可降功率容量时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值、制动电阻可降有功功率量为其制动电阻可降功率容量；当该风力发电机组的当前实际功率大于其最低限功率、且其当前实际功率与其最低限功率之间的差值小于其制动电阻可降功率容量时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值、制动电阻可降有功功率量为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值。
可选地，所述方法还包括：针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过改变转子动能增加有功功率的时刻开始计时，如果累计通过改变转子动能增加有功功率达到第一预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率；和/或，针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过制动电阻消耗降低有功功率的时刻开始计时，如果累计通过制动电阻消耗降低有功功率达到第二预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率。
可选地，获取的需要风电场调节的有功功率增量是处于以下情况之一时需要风电场调节的有功功率增量：风电场参与一次调频、风电场参与二次调频、风电场和/或其接入的电网发生故障。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种调节风电场的有功功率的控制设备，所述控制设备包括：增量获取单元，获取需要风电场调节的有功功率增量；可调量确定单元，基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量；调节量确定单元，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量，以对各个风力发电机组的有功功率进行调节；其中，风力发电机组的有功功率可调量包括以下项之中的至少一项：用于表征通过变桨操作可增加的有功功率量的变桨可增有功功率量、用于表征通过变桨操作可降低的有功功率量的变桨可降有功功率量、用于表征通过改变转子动能可增加的有功功率量的转子动能可增有功功率量、以及用于表征通过制动电阻消耗可降低的有功功率量的制动电阻可降有功功率量。
可选地，当需要风电场调节的有功功率增量大于0时，可调量确定单元确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可增有功功率量确定风电场的变桨可增有功功率量；并基于各个风力发电机组的转子动能可增有功功率量确定风电场的转子动能可增有功功率量。
可选地，当需要风电场调节的有功功率增量小于0时，可调量确定单元确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可降有功功率量确定风电场的变桨可降有功功率量；并基于各个风力发电机组的制动电阻可降有功功率量确定风电场的制动电阻可降有功功率量。
可选地，调节量确定单元当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的变桨可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量；当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可增有功功率量、以及风电场的转子动能可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量和通过改变转子动能增加的有功功率量。
可选地，调节量确定单元当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量；当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可降有功功率量、以及风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量、以及单独通过变桨操作降低的有功功率量。
可选地，所述控制设备还包括：调节停止控制单元，针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过改变转子动能增加有功功率的时刻开始计时，如果累计通过改变转子动能增加有功功率达到第一预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率；和/或，针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过制动电阻消耗降低有功功率的时刻开始计时，如果累计通过制动电阻消耗降低有功功率达到第二预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的调节风电场的有功功率的方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风电场的控制器，所述控制器包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的调节风电场的有功功率的方法。
根据本发明示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法、控制设备及风电场的控制器，能够适于多种场景下对风电场的有功功率进行调节(使风电场增加有功出力或降低有功出力)，并能够有效地满足调节速度快、对机组的载荷影响小、调节灵活等调节需求。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法的流程图；
图2示出根据本发明的示例性实施例的确定风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量的方法的流程图；
图3示出根据本发明的示例性实施例的确定风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量的方法的流程图；
图4示出根据本发明的示例性实施例的获取风电场参与一次调频时需要风电场调节的有功功率增量的方法的流程图；
图5示出根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的控制设备的结构框图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1示出根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法的流程图。
参照图1，在步骤S10，获取需要风电场调节的有功功率增量。
应该理解，需要风电场调节的有功功率增量可以是正增量(即，需要风电场增加的有功功率量)或负增量(即，需要风电场降低的有功功率量)。
作为示例，获取的需要风电场调节的有功功率增量可以是处于以下情况之一时需要风电场调节的有功功率增量：风电场参与一次调频、风电场参与二次调频、风电场和/或其接入的电网发生故障。应该理解，也可以是处于其他需要风电场调节有功功率的情况下需要风电场调节的有功功率增量。换言之，根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法可应用于多种有功调节场景，例如，一次调频、二次调频、风电场和/或其接入的电网发生故障(例如，短路、断路器故障等)等场景。
例如，可当确定风电场参与一次调频后，确定本次一次调频需要风电场调节的有功功率增量。下面将会结合图4来具体描述获取风电场参与一次调频时需要风电场调节的有功功率增量的方法的示例。
在步骤S20，基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量。
这里，风力发电机组的有功功率可调量(也即，可调备用有功功率量)包括以下项之中的至少一项：用于表征通过变桨操作可增加的有功功率量的变桨可增有功功率量、用于表征通过变桨操作可降低的有功功率量的变桨可降有功功率量、用于表征通过改变转子动能可增加的有功功率量的转子动能可增有功功率量、以及用于表征通过制动电阻消耗可降低的有功功率量的制动电阻可降有功功率量。
在风力发电机组中，变流器的制动电阻主要用于低电压穿越期间，将机侧的有功功率转换为热能，起到快速消耗机侧的有功功率的作用，以帮助风力发电机组实现低电压穿越。
应该理解，可使用各种适当的方式基于适当的风力发电机组的运行参数，确定风力发电机组的变桨可增有功功率量、变桨可降有功功率量、转子动能可增有功功率量、以及制动电阻可降有功功率量，本发明对此不作限制。
在一个优选的实施例中，针对每个风力发电机组，可基于该风力发电机组的以下参数之中的至少一项确定该风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量：当前实际功率、最低限功率、额定功率、能够具备转子动能的最低限功率、当前的最大理论功率、当前实际桨距角、以及最小桨距角。下面将会结合图2来具体描述确定风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量的方法的示例。
关于风力发电机组的最低限功率，可理解为当该风力发电机组采用变桨的方式降功率时，如果功率低于该限值，则该风力发电机组将会停机，例如，风力发电机组的最低限功率值可为该风力发电机组的额定功率值的10％。
关于风力发电机组能够具备转子动能的最低限功率，可理解为能够使该风力发电机组启动转子动能功能所需的最小功率值，例如，风力发电机组能够具备转子动能的最低限功率值可为该风力发电机组的额定功率值的20％。
关于风力发电机组当前的最大理论功率，可理解为该风力发电机组在当前风速下，理论上能够达到的最大功率。
在另一个优选的实施例中，针对每个风力发电机组，可基于该风力发电机组的以下参数之中的至少一项确定该风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量：当前实际功率、最低限功率、以及制动电阻可降功率容量。下面将会结合图3来具体描述确定风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量的方法的示例。
作为示例，制动电阻可降功率容量可由变流器上送，制动电阻可降功率容量可以是基于该制动电阻单位时间可降功率以及可持续的时长确定的。
作为示例，步骤S20可包括：确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可增有功功率量确定风电场的变桨可增有功功率量；并基于各个风力发电机组的转子动能可增有功功率量确定风电场的转子动能可增有功功率量。
作为示例，可将风电场的各个风力发电机组的变桨可增有功功率量的总和确定为该风电场的变桨可增有功功率量，可将风电场的各个风力发电机组的转子动能可增有功功率量的总和确定为该风电场的转子动能可增有功功率量。此外，可将风电场的转子动能可增有功功率量和变桨可增有功功率量之和作为该风电场的可增有功功率量。
作为示例，步骤S20可包括：确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可降有功功率量确定风电场的变桨可降有功功率量；并基于各个风力发电机组的制动电阻可降有功功率量确定风电场的制动电阻可降有功功率量。
作为示例，可将风电场的各个风力发电机组的变桨可降有功功率量的总和确定为该风电场的变桨可降有功功率量，可将风电场的各个风力发电机组的制动电阻可降有功功率量的总和确定为该风电场的制动电阻可降有功功率量。
在步骤S30，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量，以对各个风力发电机组的有功功率进行调节。
这里，各个风力发电机组的有功功率调节量(有功功率改变量)也即需要各个风力发电机组调节的有功功率量。
在一个实施例中，当需要风电场调节的有功功率增量大于0时，可确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量和/或通过改变转子动能增加的有功功率量。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，可优先利用风力发电机组的变桨操作来进行有功功率提升，具体地，当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，可基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的变桨可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量。
进一步地，作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，可确定需要每个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可增有功功率量与第一变桨比例系数的乘积。这里，所述第一变桨比例系数Kpitch1为：需要风电场调节的有功功率增量的绝对值fabs(DeltPwf_demand)与风电场的变桨可增有功功率量DeltPwf_pitchup的比值，即，
Figure BDA0002432939260000111
作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，可利用风力发电机组的变桨操作和转子动能来进行有功功率提升，具体地，当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，可基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可增有功功率量、以及风电场的转子动能可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量和通过改变转子动能增加的有功功率量。
进一步地，作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，可确定需要每个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可增有功功率量(也即，令第一变桨比例系数为1)，且确定需要每个风力发电机组通过改变转子动能增加的有功功率量为：该风力发电机组的转子动能可增有功功率量与转子动能比例系数的乘积。这里，所述转子动能比例系数KRKE为：需要风电场调节的有功功率增量的绝对值fabs(DeltPwf_demand)与风电场的变桨可增有功功率量DeltPwf_pitchup之间的差值与风电场的转子动能可增有功功率量DeltPwf_RKEup的比值，即，
Figure BDA0002432939260000112
且当所述比值大于1时，令所述转子动能比例系数为1。
在另一个实施例中，当需要风电场调节的有功功率增量小于0时，可确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量和/或单独通过变桨操作降低的有功功率量。作为示例，需要风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量可理解为：需要风力发电机组同时通过变桨操作和制动电阻消耗共同降低的有功功率量。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的变桨可降有功功率量时，可优先利用变桨操作和制动电阻消耗一起协同来降低有功功率，具体地，当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量。
进一步地，作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量为：该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量与协同比例系数的乘积。这里，所述协同比例系数Kpitch+res为：需要风电场调节的有功功率增量的绝对值fabs(DeltPwf_demand)与风电场的制动电阻可降有功功率量DeltPwf_resdown的比值，即，
Figure BDA0002432939260000121
作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的变桨可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，可优先利用变桨操作和制动电阻消耗一起协同来降低有功功率，剩余需要降低的部分再单独通过变桨操作来降低。具体地，当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可降有功功率量、以及风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量、以及单独通过变桨操作降低的有功功率量。
进一步地，作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量为：该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量(也即，令协同比例系数为1)，且确定需要每个风力发电机组单独通过变桨操作降低的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可降有功功率量与其制动电阻可降有功功率量之间的差值与第二变桨比例系数的乘积。这里，所述第二变桨比例系数Kpitch2为：第一特定差值与第二特定差值的比值，第一特定差值为需要风电场调节的有功功率增量的绝对值fabs(DeltPwf_demand)与风电场的制动电阻可降有功功率量DeltPwf_resdown之间的差值，第二特定差值为风电场的变桨可降有功功率量DeltPwf_pitchdown与风电场的制动电阻可降有功功率量DeltPwf_resdown之间的差值，即，
Figure BDA0002432939260000131
且当所述比值大于1时，令所述第二变桨比例系数为1。
应该理解，根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法可周期性地执行(例如，按照场站控制系统的控制周期来周期性地执行)或非周期性地执行(例如，满足触发条件后执行)。
本发明充分考虑了风力发电机组进行有功功率调节的多种方式的优缺点，提出了一种能够快速、灵活、且不影响机组的载荷安全的调节风电场的有功功率的方法，例如，考虑到风力发电机组的转子动能控制：优点是响应速度快，缺点是对机组的载荷安全有影响，且机组的控制策略复杂，有功调节的幅值受限；而风力发电机组的变桨控制：优点是有功调节的幅值大，缺点是功率调节速度慢，且对机组的载荷存在部分影响。
作为示例，根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法还可包括：针对每个风力发电机组，控制该风力发电机组的有功功率增加或降低确定的该风力发电机组的有功功率调节量，以实现对风电场的有功功率的调节。作为示例，可向每个风力发电机组发送有功控制指令，以使风力发电机组根据有功控制指令来进行有功功率调节。例如，可向风力发电机组发送用于指示需要其通过变桨操作增加的有功功率量和/或通过改变转子动能增加的有功功率量的有功控制指令来控制风力发电机组增加有功功率；可向风力发电机组发送用于指示需要其通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量和/或单独通过变桨操作降低的有功功率量的有功控制指令来控制风力发电机组降低有功功率。例如，可向风力发电机组发送用于指示需要其达到的有功功率值的有功控制指令，如果需要风力发电机组增加有功功率，则需要其达到的有功功率值可为其当前实际功率与对应的有功功率调节量之和；如果需要风力发电机组降低有功功率，则需要其达到的有功功率值可为其当前实际功率减去对应的有功功率调节量。
此外，作为示例，根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法还可包括：针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过改变转子动能增加有功功率的时刻开始计时，如果累计通过改变转子动能增加有功功率达到第一预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率。第一预设时长可根据实际情况和需求进行设置，例如，可设置为10s。
此外，作为示例，根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法还可包括：针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过制动电阻消耗降低有功功率的时刻开始计时，如果累计通过制动电阻消耗降低有功功率达到第二预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率。第二预设时长可根据实际情况和需求进行设置，例如，可设置为10s。
图2示出根据本发明的示例性实施例的确定风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量的方法的流程图。
参照图2，针对每个风力发电机组，当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i小于其能够具备转子动能的最低限功率Pwt_RKEmin_i以及其最低限功率Pwt_pitchmin_i时，该风力发电机组的变桨可增有功功率量DeltPwt_pitchup_i以及转子动能可增有功功率量DeltPwt_RKEup_i均为0；
当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i小于其能够具备转子动能的最低限功率Pwt_RKEmin_i、且大于其最低限功率Pwt_pitchmin_i以及其当前的最大理论功率Pwt_max_i时，该风力发电机组的变桨可增有功功率量DeltPwt_pitchup_i以及转子动能可增有功功率量DeltPwt_RKEup_i均为0；
当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i小于其能够具备转子动能的最低限功率Pwt_RKEmin_i以及其当前的最大理论功率Pwt_max_i、且大于其最低限功率Pwt_pitchmin_i时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量DeltPwt_RKEup_i为0、变桨可增有功功率量DeltPwt_pitchup_i为其当前的最大理论功率与其当前实际功率之间的差值Pwt_max_i-Pwt_real_i；
当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i大于其能够具备转子动能的最低限功率Pwt_RKEmin_i但小于其当前的最大理论功率Pwt_max_i、且其当前实际桨距角Pitch_real_i大于其最小桨距角Pitch_min_i时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量DeltPwt_RKEup_i为0、变桨可增有功功率量DeltPwt_pitchup_i为其当前的最大理论功率与其当前实际功率之间的差值Pwt_max_i-Pwt_real_i；
当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i大于其能够具备转子动能的最低限功率Pwt_RKEmin_i以及其当前的最大理论功率Pwt_max_i、且其当前实际桨距角Pitch_real_i大于其最小桨距角Pitch_min_i时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量DeltPwt_RKEup_i为第一预设比例的其额定功率(即，第一预设比例*Pwt_n_i，例如，第一预设比例可被设置为10％)、变桨可增有功功率量DeltPwt_pitchup_i为0；
当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i大于其能够具备转子动能的最低限功率Pwt_RKEmin_i以及其额定功率Pwt_n_i、且其当前实际桨距角Pitch_real_i小于其最小桨距角Pitch_min_i时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量DeltPwt_RKEup_i和变桨可增有功功率量DeltPwt_pitchup_i均为0；
当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i大于其能够具备转子动能的最低限功率Pwt_RKEmin_i但小于其额定功率Pwt_n_i、且其当前实际桨距角Pitch_real_i小于其最小桨距角Pitch_min_i时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量DeltPwt_RKEup_i为其额定功率与其当前实际功率之间的差值(Pwt_n_i-Pwt_real_i)和第一预设比例的其额定功率(即，第一预设比例*Pwt_n_i)之中的最小值、变桨可增有功功率量DeltPwt_pitchup_i为0。
图3示出根据本发明的示例性实施例的确定风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量的方法的流程图。
参照图3，针对每个风力发电机组，当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i小于其最低限功率Pwt_pitchmin_i时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量DeltPwt_pitchdown_i和制动电阻可降有功功率量DeltPwt_resdown_i均为0；
当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i大于其最低限功率Pwt_pitchmin_i、且其当前实际功率与其最低限功率之间的差值(Pwt_real_i-Pwt_pitchmin_i)大于其制动电阻可降功率容量DeltPwt_resdownsum_i时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量DeltPwt_pitchdown_i为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值(Pwt_real_i-Pwt_pitchmin_i)、制动电阻可降有功功率量DeltPwt_resdown_i为其制动电阻可降功率容量DeltPwt_resdownsum_i；
当该风力发电机组的当前实际功率Pwt_real_i大于其最低限功率Pwt_pitchmin_i、且其当前实际功率与其最低限功率之间的差值(Pwt_real_i-Pwt_pitchmin_i)小于其制动电阻可降功率容量DeltPwt_resdownsum_i时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量DeltPwt_pitchdown_i为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值(Pwt_real_i-Pwt_pitchmin_i)、制动电阻可降有功功率量DeltPwt_resdown_i为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值(Pwt_real_i-Pwt_pitchmin_i)。
图4示出根据本发明的示例性实施例的获取风电场参与一次调频时需要风电场调节的有功功率增量的方法的流程图。
参照图4，在步骤S101，判断风电场和/或风电场所接入的电网是否存在特定类型的故障。
作为示例，可根据刷新的故障信息确定是否存在特定类型的故障。作为示例，所述故障信息可包括以下项之中的至少一项：风电场的并网点过压、欠压、过频、欠频、低功率、场站控制系统硬件告警(例如，电网出现问题或风电场的输出功率低等会发出告警)。
当在步骤S101判断不存在特定类型的故障时，执行步骤S102，刷新各个风力发电机组及并网点的数据，否则返回。
作为示例，刷新的数据可包括以下项之中的至少一项：风机的当前机端电压、风机的当前有功功率、风机的当前无功功率、风机的可控标志位、风机运行状态、风机一次调频命令值、风机一次调频命令反馈值、风机3秒平均风速、变桨角1瞬时值、变桨角2瞬时值、变桨角3瞬时值、发电机瞬时转速rad/s、转矩给定、单机的制动电阻可消耗功率值、并网点的相电压、并网点的相电流、并网点的有功功率、并网点的无功功率、并网点的频率、以及并网点的功率因数。
在步骤S103，基于刷新的各个风力发电机组及并网点的数据，判断风电场是否参与一次调频。
作为示例，可当并网点的频率不处于频率死区范围内，且风电场的有功功率不低于20％的风电场的额定功率时，确定风电场参与一次调频。应该理解，也可通过其他适当的方式来判断风电场是否参与一次调频。
当在步骤S103确定参与一次调频时，执行步骤S104，确定本次一次调频需要风电场调节的有功功率增量。
作为示例，可通过公式(1)计算有功功率增量需求值DeltP，通过公式(2)计算有功功率需求值P：
Figure BDA0002432939260000171
Figure BDA0002432939260000172
其中，fd指示快速频率响应动作的阈值；f指示并网点的频率，Pn指示风电场的额定功率；δ％指示调差率；P0指示风电场当前的有功功率，fN指示电网的额定频率。应该理解，针对过频和欠频情况，公式中的参数可独立设置，且在线可调，例如，参考参数如下：fd可设置为50±0.1Hz，调差率δ％可设置为2％～3％。
接下来，可判断计算的有功功率增量需求值是否大于第一预设阈值或小于第二预设阈值，当大于第一预设阈值时，将本次一次调频需要风电场调节的有功功率增量确定为第一预设阈值，当小于第二预设阈值时，将本次一次调频需要风电场调节的有功功率增量确定为第二预设阈值；当小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，将本次一次调频需要风电场调节的有功功率增量确定为计算的有功功率增量需求值。作为示例，第一预设阈值可为10％的风电场的额定功率，第二预设阈值可为第一预设阈值的负数。
图5示出根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的控制设备的结构框图。
如图5所示，根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的控制设备包括：增量获取单元10、可调量确定单元20、以及调节量确定单元30。
具体说来，增量获取单元10用于获取需要风电场调节的有功功率增量。
作为示例，获取的需要风电场调节的有功功率增量可以是处于以下情况之一时需要风电场调节的有功功率增量：风电场参与一次调频、风电场参与二次调频、风电场和/或其接入的电网发生故障。
可调量确定单元20用于基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量。
调节量确定单元30用于基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量，以对各个风力发电机组的有功功率进行调节。
这里，风力发电机组的有功功率可调量包括以下项之中的至少一项：用于表征通过变桨操作可增加的有功功率量的变桨可增有功功率量、用于表征通过变桨操作可降低的有功功率量的变桨可降有功功率量、用于表征通过改变转子动能可增加的有功功率量的转子动能可增有功功率量、以及用于表征通过制动电阻消耗可降低的有功功率量的制动电阻可降有功功率量。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量大于0时，可调量确定单元20可确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可增有功功率量确定风电场的变桨可增有功功率量；并基于各个风力发电机组的转子动能可增有功功率量确定风电场的转子动能可增有功功率量。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率增量小于0时，可调量确定单元20可确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可降有功功率量确定风电场的变桨可降有功功率量；并基于各个风力发电机组的制动电阻可降有功功率量确定风电场的制动电阻可降有功功率量。
作为示例，调节量确定单元30可当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的变桨可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量；当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可增有功功率量、以及风电场的转子动能可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量和通过改变转子动能增加的有功功率量。
作为示例，调节量确定单元30可当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可增有功功率量与第一变桨比例系数的乘积；当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可增有功功率量，且确定需要每个风力发电机组通过改变转子动能增加的有功功率量为：该风力发电机组的转子动能可增有功功率量与转子动能比例系数的乘积，其中，所述第一变桨比例系数为：需要风电场调节的有功功率增量与风电场的变桨可增有功功率量的比值，其中，所述转子动能比例系数为：需要风电场调节的有功功率增量与风电场的变桨可增有功功率量之间的差值与风电场的转子动能可增有功功率量的比值，且当所述比值大于1时，令所述转子动能比例系数为1。
作为示例，调节量确定单元30可当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量；当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可降有功功率量、以及风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量、以及单独通过变桨操作降低的有功功率量。
作为示例，调节量确定单元30可当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量为：该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量与协同比例系数的乘积；当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量为：该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量，且确定需要每个风力发电机组单独通过变桨操作降低的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可降有功功率量与其制动电阻可降有功功率量之间的差值与第二变桨比例系数的乘积，其中，所述协同比例系数为：需要风电场调节的有功功率增量的绝对值与风电场的制动电阻可降有功功率量的比值，其中，所述第二变桨比例系数为：第一特定差值与第二特定差值的比值，第一特定差值为需要风电场调节的有功功率增量的绝对值与风电场的制动电阻可降有功功率量之间的差值，第二特定差值为风电场的变桨可降有功功率量与风电场的制动电阻可降有功功率量之间的差值，且当所述比值大于1时，令所述第二变桨比例系数为1。
作为示例，可调量确定单元20可针对每个风力发电机组，基于该风力发电机组的以下参数之中的至少一项确定该风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量：当前实际功率、最低限功率、额定功率、能够具备转子动能的最低限功率、当前的最大理论功率、当前实际桨距角、以及最小桨距角。
作为示例，可调量确定单元20可针对每个风力发电机组，当该风力发电机组的当前实际功率小于其能够具备转子动能的最低限功率以及其最低限功率时，该风力发电机组的变桨可增有功功率量以及转子动能可增有功功率量均为0；当该风力发电机组的当前实际功率小于其能够具备转子动能的最低限功率、且大于其最低限功率以及其当前的最大理论功率时，该风力发电机组的变桨可增有功功率量以及转子动能可增有功功率量均为0；当该风力发电机组的当前实际功率小于其能够具备转子动能的最低限功率以及其当前的最大理论功率、且大于其最低限功率时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为0、变桨可增有功功率量为其当前的最大理论功率与其当前实际功率之间的差值；当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率但小于其当前的最大理论功率、且其当前实际桨距角大于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为0、变桨可增有功功率量为其当前的最大理论功率与其当前实际功率之间的差值；当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率以及其当前的最大理论功率、且其当前实际桨距角大于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为第一预设比例的其额定功率、变桨可增有功功率量为0；当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率以及其额定功率、且其当前实际桨距角小于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量和变桨可增有功功率量均为0；当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率但小于其额定功率、且其当前实际桨距角小于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为其额定功率与其当前实际功率之间的差值和第一预设比例的其额定功率之中的最小值、变桨可增有功功率量为0。
作为示例，可调量确定单元20可针对每个风力发电机组，基于该风力发电机组的以下参数之中的至少一项确定该风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量：当前实际功率、最低限功率、以及制动电阻可降功率容量。
作为示例，可调量确定单元20可针对每个风力发电机组，当该风力发电机组的当前实际功率小于其最低限功率时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量均为0；当该风力发电机组的当前实际功率大于其最低限功率、且其当前实际功率与其最低限功率之间的差值大于其制动电阻可降功率容量时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值、制动电阻可降有功功率量为其制动电阻可降功率容量；当该风力发电机组的当前实际功率大于其最低限功率、且其当前实际功率与其最低限功率之间的差值小于其制动电阻可降功率容量时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值、制动电阻可降有功功率量为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值。
作为示例，根据本发明的示例性实施例的调节风电场的有功功率的控制设备还可包括：调节停止控制单元(未示出)，调节停止控制单元用于针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过改变转子动能增加有功功率的时刻开始计时，如果累计通过改变转子动能增加有功功率达到第一预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率；和/或，调节停止控制单元用于针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过制动电阻消耗降低有功功率的时刻开始计时，如果累计通过制动电阻消耗降低有功功率达到第二预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率。
应该理解，根据本发明示例性实施例的调节风电场的有功功率的控制设备所执行的具体处理已经参照图1至图4进行了详细描述，这里将不再赘述相关细节。
应该理解，根据本发明示例性实施例的调节风电场的有功功率的控制设备中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。
本发明的示例性实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述示例性实施例所述的调节风电场的有功功率的方法。该计算机可读存储介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。
根据本发明的示例性实施例的风电场的控制器包括：处理器(未示出)和存储器(未示出)，其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述示例性实施例所述的调节风电场的有功功率的方法。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (20)

1.一种调节风电场的有功功率的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取需要风电场调节的有功功率增量；
基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量；
基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量，以对各个风力发电机组的有功功率进行调节；
其中，风力发电机组的有功功率可调量包括以下项之中的至少一项：用于表征通过变桨操作可增加的有功功率量的变桨可增有功功率量、用于表征通过变桨操作可降低的有功功率量的变桨可降有功功率量、用于表征通过改变转子动能可增加的有功功率量的转子动能可增有功功率量、以及用于表征通过制动电阻消耗可降低的有功功率量的制动电阻可降有功功率量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当需要风电场调节的有功功率增量大于0时，基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量的步骤包括：
确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量；
基于各个风力发电机组的变桨可增有功功率量确定风电场的变桨可增有功功率量；
基于各个风力发电机组的转子动能可增有功功率量确定风电场的转子动能可增有功功率量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当需要风电场调节的有功功率增量小于0时，基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量的步骤包括：
确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量；
基于各个风力发电机组的变桨可降有功功率量确定风电场的变桨可降有功功率量；
基于各个风力发电机组的制动电阻可降有功功率量确定风电场的制动电阻可降有功功率量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量的步骤包括：
当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的变桨可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量；
当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可增有功功率量、以及风电场的转子动能可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量和通过改变转子动能增加的有功功率量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可增有功功率量与第一变桨比例系数的乘积；
当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可增有功功率量，且确定需要每个风力发电机组通过改变转子动能增加的有功功率量为：该风力发电机组的转子动能可增有功功率量与转子动能比例系数的乘积，
其中，所述第一变桨比例系数为：需要风电场调节的有功功率增量与风电场的变桨可增有功功率量的比值，
其中，所述转子动能比例系数为：需要风电场调节的有功功率增量与风电场的变桨可增有功功率量之间的差值与风电场的转子动能可增有功功率量的比值，且当所述比值大于1时，令所述转子动能比例系数为1。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量的步骤包括：
当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量；
当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可降有功功率量、以及风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量、以及单独通过变桨操作降低的有功功率量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量为：该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量与协同比例系数的乘积；
当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，确定需要每个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量为：该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量，且确定需要每个风力发电机组单独通过变桨操作降低的有功功率量为：该风力发电机组的变桨可降有功功率量与其制动电阻可降有功功率量之间的差值与第二变桨比例系数的乘积，
其中，所述协同比例系数为：需要风电场调节的有功功率增量的绝对值与风电场的制动电阻可降有功功率量的比值，
其中，所述第二变桨比例系数为：第一特定差值与第二特定差值的比值，第一特定差值为需要风电场调节的有功功率增量的绝对值与风电场的制动电阻可降有功功率量之间的差值，第二特定差值为风电场的变桨可降有功功率量与风电场的制动电阻可降有功功率量之间的差值，且当所述比值大于1时，令所述第二变桨比例系数为1。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量的步骤包括：
针对每个风力发电机组，基于该风力发电机组的以下参数之中的至少一项确定该风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量：
当前实际功率、最低限功率、额定功率、能够具备转子动能的最低限功率、当前的最大理论功率、当前实际桨距角、以及最小桨距角。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量的步骤包括：
针对每个风力发电机组，当该风力发电机组的当前实际功率小于其能够具备转子动能的最低限功率以及其最低限功率时，该风力发电机组的变桨可增有功功率量以及转子动能可增有功功率量均为0；
当该风力发电机组的当前实际功率小于其能够具备转子动能的最低限功率、且大于其最低限功率以及其当前的最大理论功率时，该风力发电机组的变桨可增有功功率量以及转子动能可增有功功率量均为0；
当该风力发电机组的当前实际功率小于其能够具备转子动能的最低限功率以及其当前的最大理论功率、且大于其最低限功率时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为0、变桨可增有功功率量为其当前的最大理论功率与其当前实际功率之间的差值；
当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率但小于其当前的最大理论功率、且其当前实际桨距角大于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为0、变桨可增有功功率量为其当前的最大理论功率与其当前实际功率之间的差值；
当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率以及其当前的最大理论功率、且其当前实际桨距角大于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为第一预设比例的其额定功率、变桨可增有功功率量为0；
当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率以及其额定功率、且其当前实际桨距角小于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量和变桨可增有功功率量均为0；
当该风力发电机组的当前实际功率大于其能够具备转子动能的最低限功率但小于其额定功率、且其当前实际桨距角小于其最小桨距角时，该风力发电机组的转子动能可增有功功率量为其额定功率与其当前实际功率之间的差值和第一预设比例的其额定功率之中的最小值、变桨可增有功功率量为0。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量的步骤包括：
针对每个风力发电机组，基于该风力发电机组的以下参数之中的至少一项确定该风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量：
当前实际功率、最低限功率、以及制动电阻可降功率容量。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量的步骤包括：
针对每个风力发电机组，当该风力发电机组的当前实际功率小于其最低限功率时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量均为0；
当该风力发电机组的当前实际功率大于其最低限功率、且其当前实际功率与其最低限功率之间的差值大于其制动电阻可降功率容量时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值、制动电阻可降有功功率量为其制动电阻可降功率容量；
当该风力发电机组的当前实际功率大于其最低限功率、且其当前实际功率与其最低限功率之间的差值小于其制动电阻可降功率容量时，该风力发电机组的变桨可降有功功率量为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值、制动电阻可降有功功率量为其当前实际功率与其最低限功率之间的差值。
12.根据权利要求4或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过改变转子动能增加有功功率的时刻开始计时，如果累计通过改变转子动能增加有功功率达到第一预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率；和/或，
针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过制动电阻消耗降低有功功率的时刻开始计时，如果累计通过制动电阻消耗降低有功功率达到第二预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取的需要风电场调节的有功功率增量是处于以下情况之一时需要风电场调节的有功功率增量：
风电场参与一次调频、风电场参与二次调频、风电场和/或其接入的电网发生故障。
14.一种调节风电场的有功功率的控制设备，其特征在于，所述控制设备包括：
增量获取单元，获取需要风电场调节的有功功率增量；
可调量确定单元，基于风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量确定风电场的有功功率可调量；
调节量确定单元，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的有功功率可调量，确定各个风力发电机组的有功功率调节量，以对各个风力发电机组的有功功率进行调节；
其中，风力发电机组的有功功率可调量包括以下项之中的至少一项：用于表征通过变桨操作可增加的有功功率量的变桨可增有功功率量、用于表征通过变桨操作可降低的有功功率量的变桨可降有功功率量、用于表征通过改变转子动能可增加的有功功率量的转子动能可增有功功率量、以及用于表征通过制动电阻消耗可降低的有功功率量的制动电阻可降有功功率量。
15.根据权利要求14所述的控制设备，其特征在于，当需要风电场调节的有功功率增量大于0时，可调量确定单元确定每个风力发电机组的变桨可增有功功率量和转子动能可增有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可增有功功率量确定风电场的变桨可增有功功率量；并基于各个风力发电机组的转子动能可增有功功率量确定风电场的转子动能可增有功功率量。
16.根据权利要求15所述的控制设备，其特征在于，当需要风电场调节的有功功率增量小于0时，可调量确定单元确定每个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量；基于各个风力发电机组的变桨可降有功功率量确定风电场的变桨可降有功功率量；并基于各个风力发电机组的制动电阻可降有功功率量确定风电场的制动电阻可降有功功率量。
17.根据权利要求16所述的控制设备，其特征在于，调节量确定单元当需要风电场调节的有功功率增量大于0且不大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的变桨可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量；
当需要风电场调节的有功功率增量大于风电场的变桨可增有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可增有功功率量、以及风电场的转子动能可增有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作增加的有功功率量和通过改变转子动能增加的有功功率量；
调节量确定单元当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值不大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量和风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量；
当需要风电场调节的有功功率增量小于0且其绝对值大于风电场的制动电阻可降有功功率量、并且风电场的变桨可降有功功率量大于风电场的制动电阻可降有功功率量时，基于需要风电场调节的有功功率增量、风电场的变桨可降有功功率量、以及风电场的制动电阻可降有功功率量，确定需要各个风力发电机组通过变桨操作和制动电阻消耗一起协同降低的有功功率量、以及单独通过变桨操作降低的有功功率量。
18.根据权利要求17所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括：
调节停止控制单元，针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过改变转子动能增加有功功率的时刻开始计时，如果累计通过改变转子动能增加有功功率达到第一预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率；和/或，针对每个风力发电机组，从该风力发电机组本次通过制动电阻消耗降低有功功率的时刻开始计时，如果累计通过制动电阻消耗降低有功功率达到第二预设时长，则控制该风力发电机组停止本次调节有功功率。
19.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至13中的任意一项所述的调节风电场的有功功率的方法。
20.一种风电场的控制器，其特征在于，所述控制器包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至13中的任意一项所述的调节风电场的有功功率的方法。
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