CN113612235A - 一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法，首先高风速段满发机组采用变流器短时过载等效备用容量参与调频，根据风机的极限值推导出负载周期内等效电流系数Kc，计算风电机组该运行工况下的等效备用容量；再根据风功率预测建立风机参与调频切入与切出风速的联合概率密度函数，按概率密度择优分配每台风机调频备用用量；最后计算高风速区组内各风机的短时过载等效备用容量及最大过载比，以及中风速组各风机的备用容量及最大减载比。本发明克服了现有技术的不足，保障了风场一次调频响应，降低了一次调频的实际备用容量，减少了一次调频备用引起的电量损失，提升了风场的经济性。

Description

一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法
技术领域
本发明涉及风电场调频系统技术领域，具体涉及一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法。
背景技术
近年来，我国风力发电机容量和消纳总量高速增长，但风电弃风问题严重，而系统调频能力不足是造成风电弃风的主要原因之一。目前，常规机组不仅要跟随负荷的变化，还需平衡风电的出力波动性，当波动范围超出系统调节能力时，必须控制其出力保持系统平衡，就会造成弃风。
目前风电场一次调频系统主要采取恒定减载比的备用容量配置方法，少数研究兼顾风力发电经济性来优化一次调频策略，通常都存在风电调频备用容量长期闲置、未充分服务于电网运行的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法，克服了现有技术的不足，保障了风场一次调频响应，降低了一次调频的实际备用容量，减少了一次调频备用引起的电量损失，提升了风场的经济性。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：按风速将风机划分为不同的工作区；
步骤S2：在(1/2Vn-1，1/2Vn+1)m/s低预测风速阶段时，风电场依靠旋转动能释放参与调频；
步骤S3：在(1/2Vn+2,Vn)m/s中预测风速阶段时，风电场依靠事先降载运行参与调频；
步骤S4：在(Vn,Vn+2)m/s高预测风速段时，风电场通过变流器短时过载来参与调频；
步骤S5：根据风机在当前风速下变流器的过载电流百分比、过载时间、调频负载周期等极限值推导出负载周期内等效电流系数Kc，计算该运行状态下的等效备用容量；
步骤S6：针对预测风速在(Vn,Vn+2)的变流器短时过载调频风机组，建立参与调频期间风机调频切入风速与调频切出风速的联合概率密度函数P(Vn,Vn+2)，中风速阶段的机组按照P(Vn/2+2,Vn-1)的大小依次进行减载备用容量分配。
优选地，所述步骤S5中，所述变流器电流过载能力的指标有过载电流百分比、基本负载电流百分比、过载时间t和负载周期T，一个负载周期内等效电流系数Kc计算公式如下：
Figure BDA0003104491540000021
通过风机变流器等效电流系数Kc对风机变流器的电流过载能力进行定量的分析，实时计算变流器等效备用容量增量。
优选地，所述步骤S6中针对预测风速在(Vn,Vn+2)m/s的变流器短时过载调频风机组；按联合概率密度函数的大小择优选择机组n台，n台机组的变流器短时过载备用容量为：
Figure BDA0003104491540000022
最大不超过全场备用用量的40％,n台机组的升频率调频容量分别为(Kci-1)*IN*UN，其中Kci为第i台风机变流器等效电流系数。
优选地，所述步骤S6中针对预测风速在(1/2Vn+2,Vn)m/s的中风速阶段的机组，设减载风机台数为m,中风速段的机组减载备用容量最少不低于全场备用容量的60％，即机组的减载备用容量为：
Figure BDA0003104491540000031
本发明提供了一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法。具备以下有益效果：通过机组备用容量差异化动态分配策略，与配用容量平均分配方法相比，在满足一次调频的基础上，减少约2％的发电量损失。从而既保障了风场一次调频响应能力，又保障风场发电效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1本发明的结构示意图；
图2本发明中变流器网侧电流过载曲线图；
图3本发明中变流器机侧电流过载测试曲线图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
根据机组实时运行状态和超短期风速预测，挖掘机组运行极限，在不同风速段风电场调频容量的产生方式不尽相同。
如图1所示，本发明提出一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：按风速将风机划分为不同的工作区；
步骤S2：在(1/2Vn-1，1/2Vn+1)m/s低预测风速阶段时，风电场依靠旋转动能释放参与调频；
步骤S3：在(1/2Vn+2,Vn)m/s中预测风速阶段时，风电场依靠事先降载运行参与调频；
步骤S4：在(Vn,Vn+2)m/s高预测风速段时，风电场通过变流器短时过载来参与调频；
在此风速段内风电场调频容量随预测风速的增加而增加，直至变流器达到变流器过载能力的极限后不再变化,此时的预测风速为调频切出风速。
步骤S5：根据风机在当前风速下变流器的过载电流百分比、过载时间、调频负载周期等极限值推导出负载周期内等效电流系数Kc，计算该运行状态下的等效备用容量；其中中风速段机组采用减载备用容量调频；
其中变流器电流过载能力的指标有过载电流百分比、基本负载电流百分比、过载时间t和负载周期T，一个负载周期内等效电流系数Kc计算公式如下：
Figure BDA0003104491540000041
风机变流器等效电流系数Kc(经统计计算一般为1.1)可作为直接衡量变流器在各种不同工况下的电流过载能力指标的客观量化标准，它可以对风机变流器的电流过载能力进行定量的分析，实时计算变流器等效备用容量增量。
风机变流器的电流过载能力曲线图如图2和图3所示，从图中可以看出当风机变流器网侧电流为1.1倍额定电流时，要求60S持续不停机，当风机变流器机侧电流为1.15倍额定电流时，要求60S持续不停机，一次调频一般要求在15S内完成，在调频负载周期内，可以应用变流器的短时过载增量参与一次调频。
因此，高风速区，风机变流器短时过载等效备用容量公式为：
(KCi-1)*IN*UN；
高风速区机组参与一次调频的机组有n台，则n台机组的等效备用容量增量为：
Figure BDA0003104491540000051
步骤S6：针对预测风速在(Vn,Vn+2)的变流器短时过载调频风机组，建立参与调频期间风机调频切入风速与调频切出风速的联合概率密度函数P(Vn,Vn+2)，按联合概率密度函数的大小择优选择机组n台，n台机组的变流器短时过载备用容量为：
Figure BDA0003104491540000052
最大不超过全场备用用量的40％，
n台机组的升频率调频容量分别为(Kci-1)*IN*UN，其中Kci为第i台风机变流器等效电流系数。
中风速阶段的机组按照P(Vn/2+2,Vn-1)的大小依次进行减载备用容量分配。设减载风机台数为m,中风速段的机组减载备用容量最少不低于全场备用容量的60％，即机组的减载备用容量为：
Figure BDA0003104491540000053
以上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精神和范围。

Claims (4)

1.一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：按风速将风机划分为不同的工作区；
步骤S2：在(1/2Vn-1，1/2Vn+1)m/s低预测风速阶段时，风电场依靠旋转动能释放参与调频；
步骤S3：在(1/2Vn+2,Vn)m/s中预测风速阶段时，风电场依靠事先降载运行参与调频；
步骤S4：在(Vn,Vn+2)m/s高预测风速段时，风电场通过变流器短时过载来参与调频；
步骤S5：根据风机在当前风速下变流器的过载电流百分比、过载时间、调频负载周期极限值推导出负载周期内等效电流系数Kc，计算该运行状态下的等效备用容量；
步骤S6：针对预测风速在(Vn,Vn+2)的变流器短时过载调频风机组，建立参与调频期间风机调频切入风速与调频切出风速的联合概率密度函数P(Vn,Vn+2)，中风速阶段的机组按照P(Vn/2+2,Vn-1)的大小依次进行减载备用容量分配。
2.根据权利要求1所述的一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述变流器电流过载能力的指标有过载电流百分比、基本负载电流百分比、过载时间t和负载周期T，一个负载周期内等效电流系数Kc计算公式如下：
Figure FDA0003104491530000011
通过风机变流器等效电流系数Kc对风机变流器的电流过载能力进行定量的分析，实时计算变流器等效备用容量增量。
3.根据权利要求1所述的一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法，其特征在于：所述步骤S6中针对预测风速在(Vn,Vn+2)m/s的变流器短时过载调频风机组；按联合概率密度函数的大小择优选择机组n台，n台机组的变流器短时过载备用容量为：
Figure FDA0003104491530000021
最大不超过全场备用用量的40％,n台机组的升频率调频容量分别为(Kci-1)*IN*UN，其中Kci为第i台风机变流器等效电流系数。
4.根据权利要求3所述的一种风电场等效调频备用容量动态分配控制方法，其特征在于：所述步骤S6中针对预测风速在(1/2Vn+2,Vn)m/s的中风速阶段的机组，设减载风机台数为m,中风速段的机组减载备用容量最少不低于全场备用容量的60％，即机组的减载备用容量为：
Figure FDA0003104491530000022
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114243730A (zh) * 2022-02-09 2022-03-25 广东电网有限责任公司 一种风电并网后的电源一次调频备用容量配置方法及装置
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