CN113809750A - 控制风电场的有功功率输出的方法及相应装置 - Google Patents

控制风电场的有功功率输出的方法及相应装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种控制风电场的有功功率输出的方法及相应装置。所述方法包括：当风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态时，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值；确定风电场的所有风力发电机组当前输出的有功功率值之和是否超过确定的所述最大有功功率值；当确定所述有功功率值之和超过确定的所述最大有功功率值时，控制风力发电机组调整有功功率输出值，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值。根据所述方法及相应装置，能够在风电场低电压穿越期间，仍保证风电场向外输送有功功率。

Description

控制风电场的有功功率输出的方法及相应装置
技术领域
本发明总体说来涉及风电技术领域，更具体地讲，涉及一种控制风电场的有功功率输出的方法及相应装置。
背景技术
如图1所示，采用并联型中压直流风力发电机组的海上全直流风电场，可直接将中压直流风力发电机组输出的直流功率，经直流输电线路传输至岸上换流站，从而取消了海上换流平台和大容量换流站，与具有海上交流升压站的高压交流输电方案相比，具有更大的经济优势。在直流风力发电机组各种拓扑中，采用交流升压变压器和二极管不控整流桥作为交直流功率变换关键环节的直流风力发电机组，因经济性好和可靠性高，而具有更广阔的应用前景。
为了解决该方案在岸上交流电网并网点发生电压跌落时的穿越问题，现有技术通过向海上直流风力发电机组发送用于指示低电压穿越的信号，由风力发电机组降低网侧变流器输出的交流电压幅值，使输入到整流器(即，二极管不控整流桥)的电压低于整流器整流电压阈值，从而完全阻断风力发电机组对外输出有功功率，进而完全阻断了整个风电场对外输送有功功率，这种方式不仅导致发电量损失，也不利于电网系统故障后的运行恢复。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种控制风电场的有功功率输出的方法及相应装置，其能够在风电场低电压穿越期间，仍保证风电场向外输送有功功率。
根据本发明的示例性实施例，提供一种控制风电场的有功功率输出的方法，所述方法包括：当风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态时，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值；确定风电场的所有风力发电机组当前输出的有功功率值之和是否超过确定的所述最大有功功率值；当确定所述有功功率值之和超过确定的所述最大有功功率值时，控制风力发电机组调整有功功率输出值，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值。
可选地，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值的步骤包括：确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值；基于在当前低电压穿越状态下所述换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值，其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网。
可选地，确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值的步骤包括：基于风电场的并网点电压当前跌落到的电压值，确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值。
可选地，控制风力发电机组调整有功功率输出值，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值的步骤包括：确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，其中，所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和不超过确定的所述最大有功功率值；基于确定的各台风力发电机组的有功功率输出目标值，控制风力发电机组。
可选地，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值的步骤包括：基于各台风力发电机组当前输出的有功功率值，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，以在使每台风力发电机组的有功功率输出目标值不超过该风力发电机组当前输出的有功功率值的情况下，使所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和最接近确定的所述最大有功功率值；
或者，将确定的所述最大有功功率值与风电场的风力发电机组的总数之间的比值，作为在当前低电压穿越状态下允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值；并针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值时，将确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值作为该风力发电机组的有功功率输出目标值。
可选地，基于确定的各台风力发电机组的有功功率输出目标值，控制风力发电机组的步骤包括：针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，将确定的该风力发电机组的有功功率输出目标值发送到该风力发电机组；
或者，针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量，并将计算的需要通过卸荷电路吸收的有功功率量发送到该风力发电机组；
或者，针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算能够使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值的该风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值，并将计算的直流电容器的电压参考值发送到该风力发电机组。
可选地，计算能够使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值的该风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值的步骤包括：计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量Pchopper；基于所述卸荷电路完全投入工作时的直流电容器的电压值、所述卸荷电路的放电电阻的阻值、所述卸荷电路的开关器件的导通阻值、所述卸荷电路开始动作时的直流电容器的电压值，计算能够使所述卸荷电路吸收计算的有功功率量Pchopper的直流电容器的电压参考值。
可选地，计算能够使所述卸荷电路吸收计算的有功功率量Pchopper的直流电容器的电压参考值的步骤包括：通过下式计算所述直流电容器的电压参考值uc：
Figure BDA0002542345770000031
其中，uc,max指示所述卸荷电路完全投入工作时的直流电容器的电压值，Rd指示所述卸荷电路的放电电阻的阻值，Ron指示所述卸荷电路的开关器件的导通阻值，uc,min指示所述卸荷电路开始动作时的直流电容器的电压值，Dmax指示所述卸荷电路对应的最大占空比。
可选地，所述方法还包括：基于风力发电机组与风电场的换流站之间的用于输电的直流母线上的不同于直流信号的其它信号的幅值和/或频率，确定并网点当前的电压值；当并网点当前的电压值低于预设阈值时，确定风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态，其中，所述其它信号的幅值和/或频率与并网点电压值之间具有预先设置的映射关系，其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网，所述其它信号为正弦信号或方波信号。
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，所述风电场的控制器包括：第一通信模块，用于实现第一处理器与风力发电机组通信；第一处理器，被配置为执行以下操作：当风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态时，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值；确定风电场的所有风力发电机组当前输出的有功功率值之和是否超过确定的所述最大有功功率值；当确定所述有功功率值之和超过确定的所述最大有功功率值时，控制第一通信模块向风力发电机组发送有功功率控制指令，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值。
可选地，第一处理器还被配置为：确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值；并基于在当前低电压穿越状态下所述换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值，其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网。
可选地，第一处理器还被配置为：当确定所述有功功率值之和超过确定的所述最大有功功率值时，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，其中，所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和不超过确定的所述最大有功功率值；并基于确定的各台风力发电机组的有功功率输出目标值，控制第一通信模块向风力发电机组发送有功功率控制指令。
可选地，第一处理器还被配置为：基于各台风力发电机组当前输出的有功功率值，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，以在使每台风力发电机组的有功功率输出目标值不超过该风力发电机组当前输出的有功功率值的情况下，使所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和最接近确定的所述最大有功功率值；
或者，将确定的所述最大有功功率值与风电场的风力发电机组的总数之间的比值，作为在当前低电压穿越状态下允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值；并针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值时，将确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值作为该风力发电机组的有功功率输出目标值。
可选地，第一处理器还被配置为：针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，控制第一通信模块将包括确定的该风力发电机组的有功功率输出目标值的有功功率控制指令发送到该风力发电机组；
或者，针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量，并控制第一通信模块将包括计算的需要通过卸荷电路吸收的有功功率量的有功功率控制指令发送到该风力发电机组；
或者，针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算能够使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值的该风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值，并控制第一通信模块将包括计算的直流电容器的电压参考值的有功功率控制指令发送到该风力发电机组。
可选地，第一处理器还被配置为：基于风力发电机组与风电场的换流站之间的用于输电的直流母线上的不同于直流信号的其它信号的幅值和/或频率，确定并网点当前的电压值；并当并网点当前的电压值低于预设阈值时，确定风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态，其中，所述其它信号的幅值和/或频率与并网点电压值之间具有预先设置的映射关系，其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网，所述其它信号为正弦信号或方波信号。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的控制装置，所述控制装置包括：第二通信模块，用于实现第二处理器与如上所述的风电场的控制器通信；第二处理器，被配置为执行以下操作：基于通过第二通信模块从所述风电场的控制器接收到的有功功率控制指令，确定所述风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值；并根据所述直流电容器的电压参考值对所述直流电容器的电压进行控制。
可选地，第二处理器还被配置为：当接收到的有功功率控制指令为包括需要通过所述风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量的有功功率控制指令时，基于需要通过所述卸荷电路吸收的有功功率量，计算所述变流器中的直流电容器的电压参考值；
和/或，第二处理器还被配置为：当接收到的有功功率控制指令为包括有功功率输出目标值的有功功率控制指令时，计算为了达到所述有功功率输出目标值需要通过所述变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量，并基于计算的需要通过所述卸荷电路吸收的有功功率量，计算所述变流器中的直流电容器的电压参考值；
和/或，第二处理器还被配置为：当接收到的有功功率控制指令为包括所述变流器中的直流电容器的电压参考值的有功功率控制指令时，将所述变流器中的直流电容器的电压参考值直接设置为接收到的电压参考值。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种控制风电场的有功功率输出的系统，所述系统包括：如上所述的风电场的控制器；与所述风电场的控制器连接的多个如上所述的风力发电机组的控制装置。
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控制风电场的有功功率输出的方法。
根据本发明示例性实施例的控制风电场的有功功率输出的方法及相应装置，能够在风电场低电压穿越期间(即，在并网点电压深度跌落期间)，仍保证风电场向外输送的有功功率不中断，从而既尽可能地提高了风电场的发电量，也有利于电网系统故障后的运行恢复。
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示出海上全直流风电场的示意图；
图2示出根据本发明示例性实施例的控制风电场的有功功率输出的方法的流程图；
图3示出根据本发明示例性实施例的风电场的控制器的结构框图；
图4示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制装置的结构框图；
图5示出根据本发明示例性实施例的控制风电场的有功功率输出的系统的结构框图。
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2示出根据本发明示例性实施例的控制风电场的有功功率输出的方法的流程图。
参照图2，在步骤S10，当风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态时，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值。
作为示例，可当风电场的并网点电压值跌落低于预设阈值时，风电场进入低电压穿越状态。例如，所述预设阈值可为风电场所接入的电网的额定电压值的20％。
在一个实施例中，可直接从风电场的换流站接收并网点当前的电压值(即，并网点电压跌落深度)，并当并网点当前的电压值低于预设阈值时，确定风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态。风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网，也即，各台风力发电机组的输出端经由所述换流站连接到并网点。
在另一个实施例中，可基于风力发电机组与风电场的换流站之间的用于输电的直流母线上的不同于直流信号的其它信号的幅值和/或频率，确定并网点当前的电压值；并当并网点当前的电压值低于预设阈值时，确定风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态，其中，所述其它信号的幅值和/或频率与并网点电压值之间具有预先设置的映射关系。换言之，可由换流站向与风力发电机组之间的直流输电线路(也即，直流母线)注入不同于直流信号的其他形式的信号，由于预先设置了该信号的不同幅值(例如，小于直流母线的额定电压的3％)和/或不同频率(例如，在100HZ以上)与不同的并网点电压值之间一一对应的关系，因此，通过控制该信号的幅值和/或频率，即可实现对并网点当前的电压值的通知。进一步地，作为示例，所述其它信号可为正弦信号或方波信号。
考虑到当并网点电压值跌落低于预设阈值时，风电场的换流站向交流电网系统注入的有功功率P的平方和无功功率Q的平方之和不应超过换流站所允许的最大视在功率Smax的平方，即，
Figure BDA0002542345770000081
因此，作为示例，可确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值Smax和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值Qmin；并基于在当前低电压穿越状态下所述换流站所允许的最大视在功率值Smax和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值Qmin，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值Pmax。
作为示例，在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值Pmax可通过式(1)计算得到：
Figure BDA0002542345770000082
作为示例，可基于风电场的并网点电压当前跌落到的电压值，确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值。
作为示例，可通过式(2)计算得到在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值Smax：
Figure BDA0002542345770000083
其中，Imax指示换流站能够向并网点注入的最大允许电流有效值，UT指示并网点当前的电压值与电网的额定电压值之间的比值。
作为示例，可通过式(3)计算得到在当前低电压穿越状态下允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值Qmin：
Figure BDA0002542345770000084
其中，在低电压穿越期间，换流站注入并网点的无功电流最小值IT,min＝1.5×(0.9-UT)×In，In指示换流站的额定电流值。作为示例，0.2≤UT≤0.9。
在步骤S20，确定风电场的所有风力发电机组当前输出的有功功率值之和是否超过确定的所述最大有功功率值。
在步骤S30，当在步骤S20确定超过时，控制风力发电机组调整有功功率输出值，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值。
应该理解，当在步骤S20确定超过时，可控制风电场的全部或部分风力发电机组调整有功功率输出值，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值。
作为示例，可确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，其中，所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和不超过确定的所述最大有功功率值；并基于确定的各台风力发电机组的有功功率输出目标值，控制风力发电机组。
在一个实施例中，可基于各台风力发电机组当前输出的有功功率值，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，以在使每台风力发电机组的有功功率输出目标值不超过该风力发电机组当前输出的有功功率值的情况下，使所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和最接近确定的所述最大有功功率值。换言之，可根据各台风力发电机组当前输出的有功功率值相应地分配每台风力发电机组的有功功率输出目标值，以使得所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和在不超过确定的所述最大有功功率值的基础上最接近确定的所述最大有功功率值，且保证风力发电机组的有功功率输出目标值不超过其当前实际有功功率输出值，即，针对每个风力发电机组只可下调但不能上调其有功功率输出值。
在另一个实施例中，可将确定的所述最大有功功率值Pmax与风电场的风力发电机组的总数N之间的比值(即，Pmax/N)，作为在当前低电压穿越状态下允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值；并针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值时，将确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值作为该风力发电机组的有功功率输出目标值。此外，针对每个风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值不超过确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值时，不改变该风力发电机组原有的有功功率输出目标值，即，不调整该风力发电机组的有功功率输出值，换言之，针对每台风力发电机组只可参照允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值下调但不能上调其有功功率输出值。
作为示例，可基于确定的各台风力发电机组的有功功率输出目标值，通过以下方式之一控制风力发电机组：
方式一：针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，将确定的该风力发电机组的有功功率输出目标值发送到该风力发电机组，以控制该风力发电机组的有功功率输出值达到有功功率输出目标值。
方式二：针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量，并将计算的需要通过卸荷电路吸收的有功功率量发送到该风力发电机组，以控制该风力发电机组通过其卸荷电路吸收相应的有功功率量。
作为示例，可通过式(4)计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量Pchopper：
Pchopper＝PMPPT-Pwt,loss-Pwt,out (4)
其中，PMPPT指示该风力发电机组的发电机当前输入到该风力发电机组的变流器的有功功率值，Pwt,loss指示该变流器的损耗值，Pwt,out指示该风力发电机组的有功功率输出目标值。
方式三：针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算能够使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值的该风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值(也即，电压目标值)，并将计算的直流电容器的电压参考值发送到该风力发电机组，以控制该风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压值达到电压参考值。这里，变流器中的直流电容器与卸荷电路并联。
作为示例，可计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量Pchopper；并基于所述卸荷电路完全投入工作时的直流电容器的电压值、所述卸荷电路的放电电阻的阻值、所述卸荷电路的开关器件的导通阻值、所述卸荷电路开始动作时的直流电容器的电压值，计算能够使所述卸荷电路吸收计算的有功功率量Pchopper的直流电容器的电压参考值。
作为示例，可通过式(5)计算能够使所述卸荷电路吸收计算的有功功率量Pchopper的直流电容器的电压参考值uc：
Figure BDA0002542345770000111
其中，uc,max指示所述卸荷电路完全投入工作(即，所述卸荷电路的开关器件完全导通)时的直流电容器的电压值，Rd指示所述卸荷电路的放电电阻的阻值，Ron指示所述卸荷电路的开关器件的导通阻值，uc,min指示所述卸荷电路开始动作(即，所述卸荷电路的开关器件开始闭合)时的直流电容器的电压值，Dmax为所述卸荷电路对应的最大占空比。例如，Dmax可取1。
作为示例，当uc＜uc,min时，规定Pchopper＝0。由于风力发电机组正常工作时，直流电容器的电压值等于额定值uc,rated，即uc＝uc,rated＜uc,min，卸荷电路不动作，Pchopper＝0，此时风力发电机组输出的有功功率值等于变流器的最大输入功率PMPPT减去自身变流器损耗Pwt,loss，因此，卸荷电路不会影响风力发电机组的正常功率传输。并且，通过对直流电容器的电压参考值的调整，可实现对卸荷电路(也即，制动电路)吸收的有功功率量的控制，进而实现对风力发电机组输出的有功功率进行限制，以减小风力发电机组输出的有功功率量达到有功功率输出目标值。
根据本发明的示例性实施例，可向风力发电机组发送有功功率输出目标值、需要通过卸荷电路吸收的有功功率量以及直流电容器的电压参考值之一。当向风力发电机组发送的是有功功率输出目标值时，可由风力发电机组基于有功功率输出目标值计算需要通过其卸荷电路吸收的有功功率量，再基于需要通过卸荷电路吸收的有功功率量计算直流电容器的电压参考值，并基于计算的直流电容器的电压参考值对直流电容器的电压进行控制。当向风力发电机组发送的是需要通过其卸荷电路吸收的有功功率量时，可由风力发电机组基于需要通过卸荷电路吸收的有功功率量计算直流电容器的电压参考值，并基于计算的直流电容器的电压参考值对直流电容器的电压进行控制。当向风力发电机组发送的是直流电容器的电压参考值时，风力发电机组可直接控制直流电容器的电压值达到直流电容器的电压参考值。
应该理解，当风力发电机组当前输出的有功功率值不超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，不调整该风力发电机组的有功功率输出值，即，不向该风力发电机组发送有功功率输出目标值、需要通过卸荷电路吸收的有功功率量以及直流电容器的电压参考值。
当在步骤S20确定不超过时，各风力发电机组可仍然按照各自的实际有功功率运行，即，不用控制风力发电机组调整有功功率输出值，风力发电机组的有功功率输出目标值保持不变，按照当前运行情况继续运行即可。
作为示例，根据本发明示例性实施例的控制风电场的有功功率输出的方法还可包括：当风电场的并网点电压恢复正常时，可控制风力发电机组调整有功功率输出值，以使风电场进入正常运行状态。
图3示出根据本发明示例性实施例的风电场的控制器的结构框图。
如图3所示，根据本发明示例性实施例的风电场的控制器100包括：第一通信模块101和第一处理器102。
具体说来，第一通信模块101用于实现第一处理器102与风力发电机组通信。具体地，用于实现第一处理器102与风力发电机组的控制装置的处理器通信。
第一处理器102被配置为执行以下操作：当风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态时，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值；确定风电场的所有风力发电机组当前输出的有功功率值之和是否超过确定的所述最大有功功率值；当确定所述有功功率值之和超过确定的所述最大有功功率值时，控制第一通信模块101向风力发电机组发送有功功率控制指令，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值。
作为示例，第一处理器102还可被配置为：确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值；并基于在当前低电压穿越状态下所述换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值，其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网。
作为示例，第一处理器102还可被配置为：当确定所述有功功率值之和超过确定的所述最大有功功率值时，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，其中，所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和不超过确定的所述最大有功功率值；并基于确定的各台风力发电机组的有功功率输出目标值，控制第一通信模块101向风力发电机组发送有功功率控制指令。
作为示例，第一处理器102还可被配置为：基于各台风力发电机组当前输出的有功功率值，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，以在使每台风力发电机组的有功功率输出目标值不超过该风力发电机组当前输出的有功功率值的情况下，使所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和最接近确定的所述最大有功功率值。
作为示例，第一处理器102还可被配置为：将确定的所述最大有功功率值与风电场的风力发电机组的总数之间的比值，作为在当前低电压穿越状态下允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值；并针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值时，将确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值作为该风力发电机组的有功功率输出目标值。
作为示例，第一处理器102还可被配置为：针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，控制第一通信模块101将包括确定的该风力发电机组的有功功率输出目标值的有功功率控制指令发送到该风力发电机组。
作为示例，第一处理器102还可被配置为：针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量，并控制第一通信模块101将包括计算的需要通过卸荷电路吸收的有功功率量的有功功率控制指令发送到该风力发电机组。
作为示例，第一处理器102还可被配置为：针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算能够使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值的该风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值，并控制第一通信模块101将包括计算的直流电容器的电压参考值的有功功率控制指令发送到该风力发电机组。
作为示例，第一处理器102还可被配置为：基于风力发电机组与风电场的换流站之间的用于输电的直流母线上的不同于直流信号的其它信号的幅值和/或频率，确定并网点当前的电压值；并当并网点当前的电压值低于预设阈值时，确定风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态，其中，所述其它信号的幅值和/或频率与并网点电压值之间具有预先设置的映射关系，其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网，所述其它信号为正弦信号或方波信号。
应该理解，根据本发明示例性实施例的风电场的控制器100的第一处理器102所执行的处理的具体细节已经参照图2进行了详细描述，这里将不再赘述相关细节。
图4示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制装置的结构框图。
参照图4，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制装置包括：第二通信模块201和第二处理器202。
具体说来，第二通信模块201用于实现第二处理器202与如上述示例性实施例所述的风电场的控制器100通信。
第二处理器202被配置为执行以下操作：基于通过第二通信模块201从所述风电场的控制器接收到的有功功率控制指令，确定所述风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值；并根据所述直流电容器的电压参考值对所述直流电容器的电压进行控制。
作为示例，第二处理器202还可被配置为：当接收到的有功功率控制指令为包括需要通过所述风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量的有功功率控制指令时，基于需要通过所述卸荷电路吸收的有功功率量，计算所述变流器中的直流电容器的电压参考值。
作为示例，第二处理器202还可被配置为：基于所述卸荷电路完全投入工作时的直流电容器的电压值、所述卸荷电路的放电电阻的阻值、所述卸荷电路的开关器件的导通阻值、所述卸荷电路开始动作时的直流电容器的电压值，计算能够使所述卸荷电路吸收计算的有功功率量Pchopper的直流电容器的电压参考值。
作为示例，可通过式(5)计算能够使所述卸荷电路吸收计算的有功功率量Pchopper的直流电容器的电压参考值uc。
作为示例，第二处理器202还可被配置为：当接收到的有功功率控制指令为包括有功功率输出目标值的有功功率控制指令时，计算为了达到所述有功功率输出目标值需要通过所述变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量，并基于计算的需要通过所述卸荷电路吸收的有功功率量，计算所述变流器中的直流电容器的电压参考值。
作为示例，可通过式(4)计算为了达到所述有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量Pchopper。
作为示例，第二处理器202还可被配置为：当接收到的有功功率控制指令为包括所述变流器中的直流电容器的电压参考值的有功功率控制指令时，将所述变流器中的直流电容器的电压参考值直接设置为接收到的电压参考值。
图5示出根据本发明示例性实施例的控制风电场的有功功率输出的系统的结构框图。
参照图5，根据本发明示例性实施例的控制风电场的有功功率输出的系统包括如上述示例性实施例所述的风电场的控制器100和多个如上述示例性实施例所述的风力发电机组的控制装置200。所述多个风力发电机组的控制装置200与风电场的控制器100通信，以实现协同控制风电场的有功功率输出。
应该理解，根据本发明示例性实施例的风电场的控制器和风力发电机组的控制装置中的通信模块和处理器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通信模块和处理器所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现通信模块和处理器。
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控制风电场的有功功率输出的方法。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装置包括：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控制风电场的有功功率输出的方法。作为示例，所述控制装置可为风电场的控制器。
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 (19)

1.一种控制风电场的有功功率输出的方法，其特征在于，所述方法包括：
当风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态时，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值；
确定风电场的所有风力发电机组当前输出的有功功率值之和是否超过确定的所述最大有功功率值；
当确定所述有功功率值之和超过确定的所述最大有功功率值时，控制风力发电机组调整有功功率输出值，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值的步骤包括：
确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值；
基于在当前低电压穿越状态下所述换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值，
其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值的步骤包括：
基于风电场的并网点电压当前跌落到的电压值，确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制风力发电机组调整有功功率输出值，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值的步骤包括：
确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，其中，所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和不超过确定的所述最大有功功率值；
基于确定的各台风力发电机组的有功功率输出目标值，控制风力发电机组。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值的步骤包括：
基于各台风力发电机组当前输出的有功功率值，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，以在使每台风力发电机组的有功功率输出目标值不超过该风力发电机组当前输出的有功功率值的情况下，使所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和最接近确定的所述最大有功功率值；
或者，
将确定的所述最大有功功率值与风电场的风力发电机组的总数之间的比值，作为在当前低电压穿越状态下允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值；并针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值时，将确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值作为该风力发电机组的有功功率输出目标值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于确定的各台风力发电机组的有功功率输出目标值，控制风力发电机组的步骤包括：
针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，将确定的该风力发电机组的有功功率输出目标值发送到该风力发电机组；
或者，
针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量，并将计算的需要通过卸荷电路吸收的有功功率量发送到该风力发电机组；
或者，
针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算能够使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值的该风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值，并将计算的直流电容器的电压参考值发送到该风力发电机组。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，计算能够使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值的该风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值的步骤包括：
计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量Pchopper；
基于所述卸荷电路完全投入工作时的直流电容器的电压值、所述卸荷电路的放电电阻的阻值、所述卸荷电路的开关器件的导通阻值、所述卸荷电路开始动作时的直流电容器的电压值，计算能够使所述卸荷电路吸收计算的有功功率量Pchopper的直流电容器的电压参考值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，计算能够使所述卸荷电路吸收计算的有功功率量Pchopper的直流电容器的电压参考值的步骤包括：
通过下式计算所述直流电容器的电压参考值uc：
Figure FDA0002542345760000031
其中，uc,max指示所述卸荷电路完全投入工作时的直流电容器的电压值，Rd指示所述卸荷电路的放电电阻的阻值，Ron指示所述卸荷电路的开关器件的导通阻值，uc,min指示所述卸荷电路开始动作时的直流电容器的电压值，Dmax指示所述卸荷电路对应的最大占空比。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于风力发电机组与风电场的换流站之间的用于输电的直流母线上的不同于直流信号的其它信号的幅值和/或频率，确定并网点当前的电压值；
当并网点当前的电压值低于预设阈值时，确定风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态，
其中，所述其它信号的幅值和/或频率与并网点电压值之间具有预先设置的映射关系，
其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网，所述其它信号为正弦信号或方波信号。
10.一种风电场的控制器，其特征在于，所述风电场的控制器包括：
第一通信模块，用于实现第一处理器与风力发电机组通信；
第一处理器，被配置为执行以下操作：
当风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态时，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值；
确定风电场的所有风力发电机组当前输出的有功功率值之和是否超过确定的所述最大有功功率值；
当确定所述有功功率值之和超过确定的所述最大有功功率值时，控制第一通信模块向风力发电机组发送有功功率控制指令，以使得所有风力发电机组的有功功率输出值之和不超过确定的所述最大有功功率值。
11.根据权利要求10所述的风电场的控制器，其特征在于，第一处理器还被配置为：确定在当前低电压穿越状态下风电场的换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值；并基于在当前低电压穿越状态下所述换流站所允许的最大视在功率值和允许所述换流站向并网点输出的最小无功功率值，确定在当前低电压穿越状态下允许风电场输出的最大有功功率值，
其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网。
12.根据权利要求10所述的风电场的控制器，其特征在于，第一处理器还被配置为：当确定所述有功功率值之和超过确定的所述最大有功功率值时，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，其中，所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和不超过确定的所述最大有功功率值；并基于确定的各台风力发电机组的有功功率输出目标值，控制第一通信模块向风力发电机组发送有功功率控制指令。
13.根据权利要求12所述的风电场的控制器，其特征在于，第一处理器还被配置为：
基于各台风力发电机组当前输出的有功功率值，确定各台风力发电机组的有功功率输出目标值，以在使每台风力发电机组的有功功率输出目标值不超过该风力发电机组当前输出的有功功率值的情况下，使所有风力发电机组的有功功率输出目标值之和最接近确定的所述最大有功功率值；
或者，
将确定的所述最大有功功率值与风电场的风力发电机组的总数之间的比值，作为在当前低电压穿越状态下允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值；并针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值时，将确定的允许每台风力发电机组输出的最大有功功率值作为该风力发电机组的有功功率输出目标值。
14.根据权利要求13所述的风电场的控制器，其特征在于，第一处理器还被配置为：
针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，控制第一通信模块将包括确定的该风力发电机组的有功功率输出目标值的有功功率控制指令发送到该风力发电机组；
或者，
针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算为了使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值需要通过该风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量，并控制第一通信模块将包括计算的需要通过卸荷电路吸收的有功功率量的有功功率控制指令发送到该风力发电机组；
或者，
针对每台风力发电机组，当该风力发电机组当前输出的有功功率值超过该风力发电机组的有功功率输出目标值时，计算能够使该风力发电机组达到对应的有功功率输出目标值的该风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值，并控制第一通信模块将包括计算的直流电容器的电压参考值的有功功率控制指令发送到该风力发电机组。
15.根据权利要求10所述的风电场的控制器，其特征在于，第一处理器还被配置为：基于风力发电机组与风电场的换流站之间的用于输电的直流母线上的不同于直流信号的其它信号的幅值和/或频率，确定并网点当前的电压值；并当并网点当前的电压值低于预设阈值时，确定风电场因并网点电压跌落而进入低电压穿越状态，
其中，所述其它信号的幅值和/或频率与并网点电压值之间具有预先设置的映射关系，
其中，风电场的各台风力发电机组经由所述换流站接入电网，所述其它信号为正弦信号或方波信号。
16.一种风力发电机组的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
第二通信模块，用于实现第二处理器与如权利要求10至15中任一项所述的风电场的控制器通信；
第二处理器，被配置为执行以下操作：
基于通过第二通信模块从所述风电场的控制器接收到的有功功率控制指令，确定所述风力发电机组的变流器中的直流电容器的电压参考值；并根据所述直流电容器的电压参考值对所述直流电容器的电压进行控制。
17.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于，第二处理器还被配置为：当接收到的有功功率控制指令为包括需要通过所述风力发电机组的变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量的有功功率控制指令时，基于需要通过所述卸荷电路吸收的有功功率量，计算所述变流器中的直流电容器的电压参考值；
和/或，
第二处理器还被配置为：当接收到的有功功率控制指令为包括有功功率输出目标值的有功功率控制指令时，计算为了达到所述有功功率输出目标值需要通过所述变流器中的卸荷电路吸收的有功功率量，并基于计算的需要通过所述卸荷电路吸收的有功功率量，计算所述变流器中的直流电容器的电压参考值；
和/或，
第二处理器还被配置为：当接收到的有功功率控制指令为包括所述变流器中的直流电容器的电压参考值的有功功率控制指令时，将所述变流器中的直流电容器的电压参考值直接设置为接收到的电压参考值。
18.一种控制风电场的有功功率输出的系统，其特征在于，所述系统包括：
如权利要求10至15中任一项所述的风电场的控制器；
与所述风电场的控制器连接的多个如权利要求16至17中任一项所述的风力发电机组的控制装置。
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9中的任意一项所述的控制风电场的有功功率输出的方法。
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