CN113612261A - 风电场能量管理平台一次调频性能提升方法 - Google Patents

风电场能量管理平台一次调频性能提升方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，包括：首先，获取全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率；然后，根据全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率计算调节有功功率；之后，通过调节有功功率确定功率控制策略，并计算每台风力发电机组的分配功率和下发功率；最后，判定相应的分配功率是否满足功率控制策略规定的风力发电机组的分配阈值条件，若分配功率不满足分配阈值条件，根据相应的风力发电机组的实发功率、机组额定功率，功率控制策略对应的调节幅度更新下发功率。可以快速、精确地计算得到各台风电机组的下发功率，以提升风电场一次调频性能，在保证风电场安全稳定运行的同时，有效地提升电力系统的稳定性。

Description

风电场能量管理平台一次调频性能提升方法
技术领域
本发明涉及同相分量分配的控制技术领域，具体涉及一种风电场能量管理平台一次调频性能提升方法。
背景技术
随着地区风电装机容量的不断增大，风电渗透率的进一步提高，由于风电的随机性、不稳定性，导致风电输出功率持续波动。在风电渗透率较高的区域，导致电网转动惯量持续下降，电网频率特性呈现逐渐恶化趋势。
近年来为解决电网频率特性的恶化趋势，各地区电网公司相继提出风电场需具备一次调频特性功能，以支撑电网频率变化，来确保电网的安全运行。能量管理平台在具备常规AGC有功功率、AVC无功功率调度的同时，还要求能量管理平台需具备一次调频功能，即能够根据一次调频设备发出的命令，快速、稳定调节及合理分配有功功率到各台风电机组。
面对风电场一次调频性能越来越严苛的要求，现在亟需一种能够提高能量管理平台的风电场一次调频性能，为风电场的优化调度、电网安全运行提供支撑的技术。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，以提升风电场一次调频性能，从而在保证风电场安全稳定运行的同时，有效地提升电力系统的稳定性。
提供了一种风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，在第一种可实现方式中，包括：
获取全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率；
根据全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率计算风电场的调节有功功率；
通过调节有功功率确定风电场的功率控制策略，并计算每台风力发电机组的分配功率和下发功率；
判定所述分配功率是否满足功率控制策略规定的相应风力发电机组的分配阈值条件；
响应于分配功率不满足分配阈值条件，根据风力发电机组的实发功率、机组额定功率，功率控制策略对应的调节幅度更新所述下发功率。
结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，还包括：
判定是否接收到触发信号；
响应于接收到触发信号，通过全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率计算风电场的调节有功功率。
结合第一种可实现方式，在第三种可实现方式中，还包括：判定调节有功功率是否超出死区区间，响应于超出死区区间，通过调节有功功率确定风电场的功率控制策略，并计算每台风力发电机组的分配功率和下发功率。
结合第一种可实现方式，在第四种可实现方式中，通过所述调节有功功率和相应的分配比例计算风力发电机组的分配功率。
结合第四种可实现方式，在第五种可实现方式中，通过风力发电机组的应发功率和实发功率计算所述分配比例。
结合第一种可实现方式，在第六种可实现方式中，根据相应的机组额定功率和功率控制策略对应的调节幅度，确定风力发电机组的分配阈值条件。
结合第一种可实现方式，在第七种可实现方式中，还包括：
判定更新后的下发功率是否满足功率控制策略对应的功率阈值条件；
响应于新后的下发功率满足功率阈值条件，将更新后的下发功率发送给相应的风力发电机组；
反之，将功率阈值条件的功率阈值发送给相应的风力发电机组。
结合第一至七种可实现方式中的任意一种可实现方式，在第八种可实现方式中，响应于分配功率满足分配阈值条件，判定所述下发功率是否满足功率控制策略对应的功率阈值条件；
响应于下发功率满足功率控制策略对应的功率阈值条件，将所述下发功率发送给相应的风力发电机组；
反之，将功率阈值条件中的功率阈值发送给相应的风力发电机组。
结合第八种可实现方式，在第九种可实现方式中，所述功率控制策略包括升功率控制策略，该升功率控制策略对应的功率阈值条件为下发功率小于所述机组额定功率，所述功率阈值为机组额定功率。
结合第八种可实现方式，在第十种可实现方式中，所述功率控制策略包括降功率控制策略，该升功率控制策略对应的功率阈值条件为下发功率大于风力发电机组的最小发电功率，所述功率阈值为最小发电功率。
有益效果：采用本发明的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，风电场能量管理平台通过获取一次调频设备发送的有效数据，并根据有效数据再采用快速、精确地分配算法，计算得到各台风电机组的下发功率，再将其分配到各台风电机组，以提升风电场一次调频性能，在保证风电场安全稳定运行的同时，有效地提升电力系统的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一实施例提供的一次调频方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的一次调频方法的流程图；
图3为本发明一实施例提供的一次调频方法的流程图；
图4为本发明一实施例提供的一次调频方法的流程图。
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。
实施例一、如图1所示的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法的流程图，该调频方法包括：
步骤1、获取全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率；
步骤2、根据全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率计算风电场的调节有功功率；
步骤3、通过调节有功功率确定风电场的功率控制策略，并计算每台风力发电机组的分配功率和下发功率；
步骤4、判定所述分配功率是否满足功率控制策略规定的相应风力发电机组的分配阈值条件；
响应于分配功率不满足分配阈值条件，根据风力发电机组的实发功率、机组额定功率，功率控制策略对应的调节幅度更新所述下发功率。具体而言：
首先，一次调频设备会周期性地将风电场的全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率发送给能量管理平台。
然后，能量管理平台可以根据全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率，采用以下计算方法计算风电场的调节有功功率。
△P＝P目-P升；
其中，△P为调节有功功率，P目为全场一次调频目标有功功率，P升为升压站有功功率。
之后，通过调节有功功率确定风电场的功率控制策略。风电场的功率控制策略包括升功率控制策略和降功率控制策略。当调节有功功率大于0时，即全场一次调频目标有功功率大于升压站有功功率时，风电场采用升功率控制策略。当调节有功功率小于0时，即全场一次调频目标有功功率小于升压站有功功率时，风电场采用降功率控制策略。
能量管理平台可以按照相应的分配比例对调节有功功率进行分配，确定每台风力发电机组的分配功率。再根据分配功率按照与确定的功率控制策略对应的计算方法计算每台风力发电机组的下发功率。
其中，升功率控制策略对应的下发功率为：
Pi＝Pi c+△Pi
降功率控制策略对应的下发功率为：
Pi′＝Pi c-△Pi
△Pi为风力发电机组i的分配功率，Pi c为风力发电机组i的实发功率，即风力发电机组在当前风速下的实际发电功率。
最后，能量管理平台将每台风力发电机组的分配功率分别与风力发电机组对应的分配阈值进行比较，判定风力发电机组的分配功率是否满足对应的分配阈值条件。如果满足，能量管理平台就不更新计算得到的下发功率。如果不满足，能量管理平台就根据风力发电机组的实发功率、机组额定功率和功率控制策略对应的调节幅度，计算风力发电机组更新后的下发功率。
当采用升功率控制策略时，风力发电机组更新后的下发功率采用以下计算方法计算：
Pi＝Pi c+X*Pn；
当采用降功率控制策略时，风力发电机组更新后的下发功率采用以下计算方法计算：
Pi′＝Pi c-Y*Pn
其中，X为电网规定的升功率控制策略对应的调节幅度，Y为电网规定的降功率控制策略对应的调节幅度，Pn为风力发电机组的机组额定功率。
如此可以按照电网规定的调节幅度对每台风力发电机组的分配功率进行冗余处理，以减少调频次数，从而快速、精确地计算得到风力发电机组的下发功率，以提升风电场一次调频性能，在保证风电场安全稳定运行的同时，有效地提升电力系统的稳定性。
实施例二、如图2所示，实施例二与实施例一大致相同，其主要区别在于：在本实施例中，优选的，还包括：
判定是否接收到触发信号；
响应于接收到触发信号，通过全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率计算风电场的调节有功功率。
具体而言，当电网波动太大，需要功率支撑的时候，调频设备会向能量管理平台发送触发信号。能量管理平台接收到触发信号后，就会按照上述的方法计算风力发电机组的下发功率，并发送给相应的风力发电机组。如此，可以避免过于频繁的调节风电场有功功率，影响有功功率输出的稳定性，进一步提升电力系统的稳定性和保证风电场安全稳定运行。
实施例三、如图3所示，实施例三与实施例二大致相同，其主要区别在于：在本实施例中，优选的，还包括：判定调节有功功率是否超出死区区间，响应于超出死区区间，通过调节有功功率确定风电场的功率控制策略，并计算每台风力发电机组的分配功率和下发功率。
能量管理平台中可以预先配置风电场的死区区间，在计算得到风电场的调节有功功率后，能量管理平台将调节有功功率与死区区间进行比较，从而判定调节有功功率的值是否超出死区区间。
如果超出，则能量管理平台进行后续计算，如果没有超出，则本次调节周期不用调节风力发电机组的有功功率。如此，可以避免过于频繁的调节风电场有功功率，影响有功功率输出的稳定性，进一步提升电力系统的稳定性和保证风电场安全稳定运行。
在本实施例中，优选的，通过所述调节有功功率和相应的分配比例计算风力发电机组的分配功率。
具体而言，能量管理平台可以采用以下计算方法计算每台风力发电机组的分配功率：
△Pi＝△P*Qi；
Qi为风力发电机组i对应的分配比例。
在本实施例中，优选的，可以通过风力发电机组的应发功率和实发功率计算所述分配比例。
具体而言，能量管理平台可以采用以下计算方法计算风力发电机组的分配比例：
Figure BDA0003242237750000071
其中，Pi b为风力发电机组i的应发功率，能量管理平台可以将测量得到的风力发电机组的实时风速与风力发电机组对应的功率曲线进行匹配，从而确定风力发电机组的应发功率。
在本实施例中，优选的，根据相应的机组额定功率和功率控制策略对应的调节幅度，确定风力发电机组的分配阈值条件。
具体而言，能量管理平台可以通过每台风力发电机组的机组额定功率和相应的调节幅度，分别计算出升功率控制策略、降功率控制策略对应的分配功率阈值，并通过相应的分配功率阈值分别确定升功率控制策略、降功率控制策略对应的分配阈值条件。
升功率控制策略对应的分配功率阈值是X*Pn，对应的分配阈值条件是：分配功率小于分配功率阈值，即如果能量管理平台通过调节有功功率计算出的分配功率小于分配功率阈值，则分配功率满足分配阈值条件，不用更新下发功率。反之，则需要更新下发功率。
降功率控制策略对应的分配功率阈值是-|Y*Pn|，对应的分配阈值条件是：分配功率大于大于分配功率阈值，即如果能量管理平台通过调节有功功率计算出的分配功率大于分配功率阈值，则分配功率满足分配阈值条件，不用更新下发功率。反之，则需要更新下发功率。
实施例四、如图4所示，实施例四与实施例三大致相同，其主要区别在于：在本实施例中，优选的，还包括：
判定更新后的下发功率是否满足功率控制策略对应的功率阈值条件；
响应于更新后的下发功率满足功率阈值条件，将更新后的下发功率发送给相应的风力发电机组；
反之，将功率阈值条件的功率阈值发送给相应的风力发电机组。
具体而言，能量管理平台根据风力发电机组的实发功率、机组额定功率和功率控制策略对应的调节幅度，计算出每台风力发电机组更新后的下发功率后，可以将每台风力发电机组更新后的下发功率与对应的功率阈值进行比较，从而判定每台风力发电机组更新后的下发功率是否满足相应功率阈值条件。
在本实施例中，功率阈值条件与功率控制策略相对应。升功率控制策略对应的功率阈值条件是：下发功率小于风力发电机组的机组额定功率。当风电场采用升功率控制策略时，如果风力发电机组更新后的下发功率小于的机组额定功率，则满足功率阈值条件，能量管理平台将更新后的下发功率发送给相应的风力发电机组，反之，则将相应的机组额定功率作为下发功率发送给风力发电机组。
降功率控制策略对应的功率阈值条件是：下发功率大于风力发电机组的最小发电功率。当风电场采用降功率控制策略时，如果风力发电机组更新后的下发功率大于的最小发电功率，则满足功率阈值条件，能量管理平台将更新后的下发功率发送给相应的风力发电机组，反之，则将风力发电机组的最小发电功率作为下发功率发送给风力发电机组。
在本实施例中，优选的，响应于分配功率满足分配阈值条件，判定所述下发功率是否满足功率控制策略对应的功率阈值条件；
响应于下发功率满足功率控制策略对应的功率阈值条件，将所述下发功率发送给相应的风力发电机组；
反之，将功率阈值条件中的功率阈值发送给相应的风力发电机组。
具体而言，能量管理平台将每台风力发电机组的分配功率分别与相应分配阈值进行比较，判定风力发电机组的分配功率是否满足对应的分配阈值条件。当能量管理平台计算得到的分配功率满足对应的分配阈值条件时，能量管理平台直接将每台风力发电机组对应的基于所述分配功率计算得到的下发功率与相应的功率阈值进行比较，判定每台风力发电机组的下发功率是否满足功率控制策略对应的功率阈值条件。
在本实施例中，所述功率阈值条件与功率控制策略相对应。升功率控制策略对应的功率阈值条件是：下发功率小于风力发电机组的机组额定功率。当风电场采用升功率控制策略时，如果风力发电机组的下发功率小于的机组额定功率，则满足功率阈值条件，能量管理平台直接将下发功率发送给相应的风力发电机组，反之，则将相应的机组额定功率作为下发功率发送给风力发电机组。
降功率控制策略对应的功率阈值条件是：下发功率大于风力发电机组的最小发电功率。当风电场采用降功率控制策略时，如果风力发电机组的下发功率大于的机组额定功率，则满足功率阈值条件，能量管理平台将下发功率发送给相应的风力发电机组，反之，则将相应的最小发电功率作为下发功率发送给风力发电机组。
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 (10)

1.一种风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，包括：
获取全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率；
根据全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率计算风电场的调节有功功率；
通过调节有功功率确定风电场的功率控制策略，并计算每台风力发电机组的分配功率和下发功率；
判定相应的分配功率是否满足功率控制策略规定的风力发电机组的分配阈值条件；
响应于分配功率不满足分配阈值条件，根据相应的风力发电机组的实发功率、机组额定功率，功率控制策略对应的调节幅度更新下发功率。
2.根据权利要求1所述的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，还包括：
判定是否接收到触发信号；
响应于接收到触发信号，通过全场一次调频目标有功功率和升压站有功功率计算风电场的调节有功功率。
3.根据权利要求1所述的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，还包括：判定调节有功功率是否超出死区区间，响应于超出死区区间，通过调节有功功率确定风电场的功率控制策略，并计算每台风力发电机组的分配功率和下发功率。
4.根据权利要求1所述的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，通过所述调节有功功率和相应的分配比例计算风力发电机组的分配功率。
5.根据权利要求4所述的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，通过风力发电机组的应发功率和实发功率计算所述分配比例。
6.根据权利要求1所述的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，根据相应的机组额定功率、功率控制策略对应的调节幅度，确定风力发电机组对应的分配阈值条件。
7.根据权利要求1所述的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，还包括：
判定更新后的下发功率是否满足功率控制策略对应的功率阈值条件；
响应于新后的下发功率满足功率阈值条件，将更新后的下发功率发送给相应的风力发电机组；
反之，将功率阈值条件中的功率阈值发送给相应的风力发电机组。
8.根据权利要求1-7任一所述的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，响应于分配功率满足分配阈值条件，判定所述下发功率是否满足功率控制策略对应的功率阈值条件；
响应于下发功率满足功率控制策略对应的功率阈值条件，将所述下发功率发送给相应的风力发电机组；
反之，将功率阈值条件中的功率阈值发送给相应的风力发电机组。
9.根据权利要求8所述的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，所述功率控制策略包括升功率控制策略，该升功率控制策略对应的功率阈值条件为下发功率小于所述机组额定功率，所述功率阈值为机组额定功率。
10.根据权利要求8所述的风电场能量管理平台一次调频性能提升方法，其特征在于，所述功率控制策略包括降功率控制策略，该升功率控制策略对应的功率阈值条件为下发功率大于风力发电机组的最小发电功率，所述功率阈值为最小发电功率。
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