CN114221354B - 一种风电场的功率控制方法、控制系统和可读存储介质 - Google Patents

一种风电场的功率控制方法、控制系统和可读存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN114221354B
CN114221354B CN202111616184.0A CN202111616184A CN114221354B CN 114221354 B CN114221354 B CN 114221354B CN 202111616184 A CN202111616184 A CN 202111616184A CN 114221354 B CN114221354 B CN 114221354B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
equivalent
grid
wind
reactive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111616184.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114221354A (zh
Inventor
刘琳
成勇
张哲�
倪黎
刘倩
霍书捷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Electric Wind Power Group Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Electric Wind Power Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Electric Wind Power Group Co Ltd filed Critical Shanghai Electric Wind Power Group Co Ltd
Priority to CN202111616184.0A priority Critical patent/CN114221354B/zh
Publication of CN114221354A publication Critical patent/CN114221354A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114221354B publication Critical patent/CN114221354B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本申请提供一种风电场的功率控制方法、功率控制系统和可读存储介质。功率控制方法包括根据并网点的目标频率或电压，计算并网点的目标功率；根据目标功率，对风电场的等效电路进行潮流计算，等效电路包括等效风力发电机组、等效功率影响设备、等效输电线路以及等效并网点；当潮流计算中得到的等效并网点的功率等于目标功率时，根据相应的潮流计算结果，确定针对风力发电机组和功率影响设备的控制指令；及下发控制指令，对风力发电机组和功率影响设备进行控制，将并网点的功率调整为目标功率，以对并网点的频率或电压进行修正。可以对风电场的一次调压和一次调频进行优化控制。

Description

一种风电场的功率控制方法、控制系统和可读存储介质
技术领域
本发明涉及风电领域，尤其涉及一种风电场的功率控制方法、功率控制系统和可读存储介质。
背景技术
风电场功率稳定控制一直是技术难题，原因在于，除了要保证风电场并网点的有功功率和无功功率考核要求，还要保证风电场并网点的电压和频率满足考核要求。众所周知，风电场并网点的电压和系统输出的无功功率有关，频率和系统输出的有功功率有关。那么当系统的电压发生波动时，风电场站控制系统通过调节系统输出的无功功率来实现电压的稳定，而风电场仅依靠风电机组完成无功功率的调节是比较局限的，目前为了扩大风电场参与一次调压(无功功率调节)的能力，风电场站常在35kV变压器中压侧并网点安装SVG(Static Var Generator)静止无功发生器或采用变压器有载调压实现并网点电压的稳定控制。同理，当并网点的频率发生变化时，风电场站控制系统通过调节系统输出的有功功率实现频率的稳定，而当大系统的有功功率出现缺额或负荷增加或风电场的输出的有功功率过剩，不能满足系统有功功率的考核需求时，这时风电场站多采用配置储能设备来解决系统有功功率不平衡的问题。
发明内容
本申请提供一种风电场的功率控制方法、功率控制系统和可读存储介质，用于对风电场的一次调压和一次调频进行优化控制。
本申请提供一种风电场的功率控制方法，所述风电场包括多个风力发电机组、功率影响设备、输电线路和并网点，所述风力发电机组和所述功率影响设备通过所述输电线路与所述并网点连接，所述功率控制方法包括：
根据所述并网点的目标频率或电压，计算所述并网点的目标功率；
根据所述目标功率，对所述风电场的等效电路进行潮流计算，所述等效电路包括等效风力发电机组、等效功率影响设备、等效输电线路以及等效并网点；
当所述潮流计算中得到的所述等效并网点的功率等于所述目标功率时，根据相应的潮流计算结果，确定针对所述风力发电机组和所述功率影响设备的控制指令；及
下发所述控制指令，对所述风力发电机组和所述功率影响设备进行控制，将所述并网点的功率调整为所述目标功率，以对所述并网点的频率或电压进行修正。
本申请提供一种功率控制系统，所述功率控制系统包括一个或多个处理器，用于实现如上任一项所述的功率控制方法。
本申请提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现如上任一项所述的功率控制方法。
在本申请的一些实施例中，在对并网点的频率或电压进行修正时，考虑了功率影响设备对并网点处的功率调节作用，增加了并网点的功率可调节范围，进而可以对风电场的一次调压和一次调频进行优化控制。
附图说明
图1是本申请的一个实施例提供的风电场的模块示意图；
图2是本申请的一个实施例提供的风电场的功率控制方法的流程图；
图3是图1中的风电场包括储能设备的等效电路的示意图；
图4是图1中的风电场包括无功补偿设备和有载变压装置的等效电路的示意图；
图5是本申请一个实施例提供的功率控制系统的模块框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。
图1是本申请的一个实施例提供的风电场100的模块示意图。
参见图1，风电场100包括多个风力发电机组11、功率影响设备13、输电线路12和并网点A5。风力发电机组11和功率影响设备13通过输电线路12与并网点A5连接。
进一步的，输电线路12包括接入风力发电机组11的母线节点A1、A2、……、An。风力发电机组11和母线节点A1、A2、……、An一一对应连接。母线节点A4和并网点A5之间通过输电线路12连接。每个风力发电机组11输出的功率(包括有功功率和无功功率)通过对应的母线节点A1、A2、……、An注入到输电线路12，再经过输电线路12传输，由并网点A5注入电网。
在一些实施例中，风电场100可以包括多个不同的子风电场，该多个风力发电机组11中的部分风力发电机组11位于不同的子风电场。在其他一些实施例中，该多个风力发电机组11位于同一个子风电场。
在一些实施例中，功率影响设备13包括储能设备131。储能设备131可用于输出或吸收有功功率，进而对风电场100的有功功率产生影响。在一些实施例中，功率影响设备13包括无功补偿设备132。无功补偿设备132可以对风电场100的无功功率产生影响，例如补偿风电场100的无功功率。在一些实施例中，功率影响设备13包括有载变压装置133。有载变压装置133通过改变风电场100的电压，可以对风电场100的无功功率的需求产生影响。
一些技术中，在风电场100的运行过程中，风电场100的管理平台通过下发功率指令的方式，对并网点A5的功率进行控制。在多个风电场100的最大产能不能满足并网点A5的功率需求时，可通过无功补偿设备132、储能设备131等功率影响设备13对并网点A5的有功功率或无功功率进行补偿。但在另外一种场景中，却未考虑功率影响设备13对并网点A5的功率调节作用。具体来说，是并网点A5的交流电频率或电压超出风电场并网标准后，通过调节并网点A5的功率来对并网点A5的交流电频率或电压进行调整时，并未考虑功率影响设备13对并网点A5的功率调节作用。若增加考虑功率影响设备13的功率调节作用，显然可以提高风电场100的频率和电压调节能力。比如增加储能设备131的功率调节，并网点A5的有功功率可调节范围更大，进而可以对并网点A5的交流电频率进行更灵活的调节控制，提高风电场100的频率调节能力。
图2是本申请的一个实施例提供的风电场100的功率控制方法的流程图。功率控制方法可应用于风电场100的管理控制平台，包括步骤S21至步骤S24。
步骤S21，根据并网点A5的目标频率或电压，计算并网点A5的目标功率。
在一些实施例中，根据风电场并网标准中的“风电机组一次调频曲线”，对并网点A5的交流电频率进行监控。若并网点A5的交流电频率超出死区范围，如±0.5Hz，风电场100保持正常运行，并对并网点A5的有功功率进行调节，以实现交流电频率的修正。目标频率是并网点A5处的交流电频率待调整至的频率，比如50赫兹。
在一些实施例中，根据风电场并网技术要求，并网点A5处的电压在1pu基础上，超出上下0.1pu范围内的浮动时，对并网点A5处的无功功率进行调整，以实现电压修正，保证并网点A5的电压稳定。目标电压为并网点A5处的交流电电压待调整至的电压，即上述1pu。
综上所述，在一些实施例中，目标功率指并网点A5处的有功功率或无功功率待调整至的功率，包括目标有功功率和目标无功功率。
步骤S22，根据目标功率，对风电场100的等效电路进行潮流计算。
在一些实施例中，步骤S22包括：根据目标有功功率，对风电场100的等效电路进行潮流计算；以及根据目标无功功率，对风电场100的等效电路进行潮流计算。
以下先说明如何根据目标有功功率，对风电场100的等效电路进行潮流计算。
在本申请的实施例中，假设功率影响设备13包括储能设备131、无功补偿设备132和有载变压装置133。在这三个功率影响设备13中，只有储能设备131会对并网点A5的有功功率产生影响。因此，可以在风电场100的等效电路中，剔除无功补偿设备132和有载变压装置133，保留储能设备131，以便根据目标有功功率，对风电场100的等效电路进行潮流计算。
结合参考图3，图3是图1中的风电场100包括储能设备131的等效电路300的示意图。
参见图1和图3，等效电路300包括等效风力发电机组31。在一些实施例中，一个等效风力发电机组31可以等效多个风力发电机组11，比如一个等效风力发电机组31可以等效风电场100下的一个子风电场内的所有风力发电机组11。如此，以简化等效电路300。该技术为相关领域常规技术手段，本申请在此不作详细说明。在图3中，等效电路300示例性的包括3个等效风力发电机组31。
进一步的，等效电路300还包括等效输电线路L1、L2和L3、等效并网点V4、等效母线节点311、312、313，以及等效功率影响设备33。进一步的，等效电路300包括等效储能设备331。
图3中，Xl1、Rl1、Xl2、Rl2、Xl3、Rl3分别表示等效输电线路L1、L2和L3的等值电抗和电阻；Il、I2、I3表示等效输电线路L1、L2和L3的电流；P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3分别表示3个等效风力发电机组31注入等效母线节点311、312、313的有功功率和无功功率；Pl1、Ql1、Pl2、Ql2、Pl3、Ql3分别表示各等效输电线路L1、L2和L3的始端向终端的有功功率和无功功率；V1、V2、V3表示等效母线节点311、312、313的电压；P4、Q4表示注入等效并网点V4的有功功率和无功功率，其中，P4、Q4取值为正时，表示等效电路300为等效并网点V4注入有功功率，P4、Q4取值为负时，表示等效电路300为等效并网点V4吸收有功功率；Psoc、Qsoc表示等效储能装置331注入的功率，其中，Psoc、Qsoc取值为正时，表示等效储能装置331放电，Psoc、Qsoc取值为负时，表示等效储能装置331充电。
在一些实施例中，根据目标功率，对风电场100的等效电路300进行潮流计算，包括：
根据目标有功功率，对等效电路300的有功功率分布进行潮流计算。
其中，基于如下至少一个约束条件，对等效电路的有功功率分布进行潮流计算：
1)等效风力发电机组31的有功功率的容量约束条件。在一些实施例中，等效风力发电机组31的有功功率的容量约束条件基于风力发电机组11的风功率预测得到。比如，预测系统预测未来10分钟内，风力发电机组11能产生的最大有功功率为100兆瓦，则在对等效电路300进行潮流计算时，等效风力发电机组31输出的有功功率不能超出未来10分钟内风力发电机组11所能产生的最大有功功率。
2)等效储能设备331的有功功率的充放容量约束条件。在一些实施例中，等效储能设备331的有功功率的充放容量约束条件基于储能设备131的运行数据计算得到。比如，根据储能设备131运行数据，确定储能设备131在未来10分钟内只能充电10兆瓦，或放电50兆瓦，则在对等效电路300进行潮流计算时，等效储能设备331的有功功率充放电不能超过上述限制。
3)等效并网点V4的电压约束条件。
4)等效并网点V4的无功功率约束条件。
5)等效风力发电机组31和等效储能设备331对等效并网点V4的有功功率进行调整的优先级别或调整比例。比如，若确定等效风力发电机组31可以输出的最大有功功率Pmax大于需要注入等效并网点V4的目标有功功率则在等效储能设备331也具备输出有功功率的能力情况下，可以优先使用等效风力发电机组31输出的有功功率；又比如，在等效风力发电机组31和等效储能设备331同时具备输出有功功率的能力情况下，优先使用等效储能设备331输出的有功功率；又比如，在等效风力发电机组31和等效储能设备331均可以输出有功功率时，则可以按照预设的比例，使等效风力发电机组31和等效储能设备331注入相应比例的有功功率至等效并网点V4(例如各注入目标有功功率的50％)。
基于以上约束条件，在一些实施例中，对等效电路300的有功功率分布进行潮流计算，包括：
使等效风力发电机组31运行于最大功率跟踪点处，且保持等效并网点V4的电压为预设电压，对等效电路300的有功功率分布进行潮流计算，直至等效并网点V5的有功功率等于目标有功功率。具体如下：
1)使等效风力发电机组31运行在最大功率跟踪点MPPT(Maximum Power PointTracking，最大功率跟踪点)处。如此，每个等效风力发电机组31可注入等效母线节点311、312、313的有功功率，以及所有等效风力发电机组31可以输出的最大有功功率Pmax如表达式(1)至(4)所示。
其中，v1为第一个等效风力发电机组31所在环境的平均风速(单位为m/s)；Cp1为等效风力发电机组31的风能利用系数；ρ1为等效风力发电机组31所在环境的空气密度(单位为kg/m3)；R1为等效风力发电机组31的风轮半径(单位为m)。
类似的，
2)确定等效电路300的功率损耗。
假设等效输电线路L1、L2和L3的初始线路损耗为0，等效储能设备331的初始有功功率Psoc0为0，等效储能设备331的无功功率Qsoc0恒为0(因为等效储能设备331对等效电路300的无功功率无影响)，则等效电路300的初始有功功率损耗和初始无功功率损耗如表达式(5)和(6)所示。
其中，Pl1loss、Pl2loss、Pl3loss、Psoc0分别表示等效输电线路L1、L2和L3的初始线路有功功率损耗和等效储能设备331的初始有功功率。其中，设置等效储能设备331充电时，Psoc0为负，表示从等效电路300吸收有功功率；设置等效储能设备331放电时，Psoc0为正，表示输出有功功率至等效电路300。Psoc0为0，表示等效储能设备331不从等效电路300吸收有功功率，也不输出有功功率至等效电路300。
Ql1loss、Ql2loss、Ql3loss、Qsoc0分别表示等效输电线路L1、L2和L3的初始线路无功功率损耗和等效储能设备331的初始无功功率。通过上述描述可知，等效储能设备331对等效电路300的无功功率没有影响，故Qsoc0恒为0。
进一步的，基于等效电路300的初始功率损耗，可以得到各等效输电线路L1、L2和L3的始端向终端的初始有功功率Pl1、Pl2、Pl3和初始无功功率Ql1、Ql2、Ql3的分布，如表达式(7)和(8)所示。
其中，Pl3和Ql3即为在假设条件下，等效并网点V4实际注入的有功功率和无功功率。
进一步的，根据表达式(7)和(8)确定的初始功率分布，假设等效电路300的各等效母线节点311、312、313和等效并网点V4的电压为预设的初始电压，例如35∠0°kV。基于表达式(9)和(10)，对等效输电线路L1、L2和L3的线路损耗进行更新计算。
其中，表示更新后的等效输电线路L1、L2和L3的线路损耗。
3)假设等效并网点V4期望注入的目标有功功率为根据步骤3)中更新后的等效输电线路L1、L2和L3的线路损耗，对等效储能设备331的有功功率进行更新，得到更新后的等效储能设备331的有功功率Psoc，如表达式(11)所示。
在一些实施例中，设置等效储能设备331充电时，有功功率Psoc为负，表示从等效电路300吸收有功功率；设置等效储能设备331放电时，有功功率Psoc为正，表示输出有功功率至等效电路300。
4)保持等效并网点V4的电压不变，按照表达式(12)至(14)对等效母线节点311、312、313的电压进行更新。
5)保持等效储能设备331的无功功率Qsoc0恒为0，通过表达式(15)和(16)，重新对等效电路300的功率分布进行计算。
6)回代计算，重新执行上述步骤2)至5)，直至计算得到的Pl3与等效并网点V4期望注入的目标有功功率相等，停止计算。
7)潮流计算结束后，根据与有功功率相等时的潮流计算结果，确定等效储能设备331的充放电容量，如表达式(17)所示。
为正时，表示等效储能设备331放电，输出有功功率；为负时，表示等效储能设备331充电，吸收有功功率。
以下说明如何根据目标无功功率，对风电场100的等效电路进行潮流计算。
在本申请实施例中的三个功率影响设备13中，无功补偿设备132和有载变压装置133会对并网点A5的无功功率产生影响，储能设备131不会对并网点A5的无功功率产生影响。因此，可以在风电场100的等效电路中，剔除储能设备131，保留无功补偿设备132和有载变压装置133，以便根据目标无功功率，对风电场100的等效电路进行潮流计算。
结合参考图4，图4是图1中的风电场100包括无功补偿设备132和有载变压装置133的等效电路400的示意图。
等效电路400与等效电路300类似，区别在于，等效电路400包括等效无功补偿装置432，以及等效有载变压装置433，未包括等效储能设备331。
在一些实施例中，根据目标无功功率，对风电场100的等效电路400进行潮流计算，包括：
根据目标无功功率，对等效电路400的无功功率分布进行潮流计算。
在一些实施例中，根据目标功率，对风电场100的等效电路400进行潮流计算，包括：
根据目标无功功率，对等效电路400的电压分布进行潮流计算。
在一些实施例中，基于如下至少一个约束条件，对等效电路400的无功功率分布和电压分布进行潮流计算：
1)等效风力发电机组41的无功功率的容量约束条件。在一些实施例中，与上述等效电路300类似，等效风力发电机组41的无功功率的容量约束条件是基于风力发电机组11的功率因数和最大有功功率容量得到的。
2)等效无功补偿装置432的无功补偿容量的约束条件。在一些实施例中，无功补偿容量限制在范围内。与上述等效电路300类似，等效无功补偿装置432的无功功率的充放容量约束条件是基于无功补偿装置432的运行数据计算得到的。
3)功率因素值的取值范围约束条件。在一些实施例中，功率因素值设置在±0.95～1之间。
4)等效并网点的电源约束条件。
5)等效并网点的有功功率约束条件。
6)等效有载变压装置433的档位约束条件。在一些实施例中，等效有载变压装置433的档位为9挡(1±4*1.25％)，分别为0.95pu，0.9625pu,0.975pu,0.9875pu,1pu,1.0125pu,1.025pu,1.0375pu,1.05pu。
5)等效风力发电机组41、等效无功补偿装置432和等效有载变压装置433对等效并网点V6的无功功率进行调整的优先级别或调整比例。该约束条件与上述等效电路300类似，此处不再赘述。
在一些实施例中，对等效电路400的无功功率分布和电压分布进行潮流计算，包括：
使等效风力发电机组41运行于最大功率跟踪点处，且保持等效并网点V6的电压为预设电压，对等效电路400的无功功率分布和电压分布进行潮流计算，直至等效并网点V6的无功功率等于目标无功功率。具体如下：
1)设置等效电路400的运行工况，确定等效风力发电机组41的有功功率和无功功率。图4中，r为等效有载变压装置433的变比。假设V1～V5节点的初始电压为35kV,V6为变压器高压侧的电压为220kV,V6节点的电压跟随V5节点的电压变化。等效风力发电机组41均运行在最大功率跟踪状态，且假设第一个等效风力发电机组41的功率因素为λ1，第二个等效风力发电机组41的功率因素为λ2，第三个等效风力发电机组41的功率因素为λ3，且λ1、λ2和λ3在±0.95～1之间。
基于以上描述，各等效风力发电机组41可输出的有功功率P1、P2、P3，以及所有等效风力发电机组41可输出的最大有功功率Pmax，可以通过表达式(18)和(21)得到。
其中，具体可参见图3相关描述，此处不赘述。
进一步的，根据表达式(22)，可以得到各等效风力发电机组41的无功输出的比例系数。在一些实施例中，各等效风力发电机组41的无功输出的比例系数在0～1/3之间。
进一步的，各等效风力发电机组41可输出的无功功率Q1、Q2、Q3，可通过表达式(23)和(24)得到。
2)确定等效电路400的功率损耗以及初始有功功率和初始无功功率的分布。
假设等效输电线路L1～L4、等效有载变压装置433的初始功率损耗为0，等效无功补偿装置432的初始无功容量QSVG0为0。由于等效无功补偿装置432对等效电路400的有功功率没有影响，故不涉及等效无功补偿装置432的初始无功容量PSVG0。其中，设置等效无功补偿装置432充电时，QSVG0为负，表示从等效电路400吸收无功功率；设置等效无功补偿装置432放电时，QSVG0为正，表示输出无功功率至等效电路300。QSVG0为0，表示等效无功补偿装置432不从等效电路300吸收无功功率，也不输出无功功率至等效电路400。
等效电路400的功率损耗如表达式(25)和(26)所示。
进一步的，基于等效电路400的初始功率损耗，可以得到等效输电线路L1～L4的始端向终端的初始有功功率Pl1、Pl2、Pl3、Pl4和初始无功功率Ql1、Ql2、Ql3、Ql4的分布，如表达式(27)和(28)所示。
3)根据表达式(27)和(28)确定的初始功率分布，对等效输电线路L1～L4的线路损耗进行更新计算，如表达式(29)和(30)所示。
4)假设等效并网点V6期望注入的目标无功功率为根据步骤3)中更新后的等效输电线路L1～L4的线路损耗，对等效无功补偿装置432的无功容量QSVG进行修正，如表达式(31)所示。
其中，设置等效无功补偿装置432放电时，向等效电路400注入无功功率，QSVG为正；设置等效无功补偿装置432充电时，向等效电路400吸收无功功率，QSVG为负。
5)对等效电路400的电压分布进行修正计算。
若将V5点的电压(等效有载变压装置433的电压档位)上调一个挡位；若将V5点的电压进行下调一个挡位。然后重新回代计算，更新V1～V4节点的电压，如表达式(32)至(35)所示。
更新V4节点的电压和电流信号：
更新V3节点的电压和电流信号：
更新V2节点电压和电流信号：
更新V1节点的电压和电流信号：
6)V1～V5节点电压修正完成，根据表达式(36)和(37)，重新进行潮流计算。
7)根据步骤3)至步骤6)，重新对等效输电线路L1～L4的线路损耗、等效无功补偿装置432的无功容量QSVG、等效电路400的电压分布以及功率分布进行更新计算，直至计算得到的与目标无功功率的值一致，停止计算。其中，计算得到的为等效并网点V6的实际功率。
8)确定最终计算出的等效无功补偿装置432的充放电容量，即等效无功补偿装置432对应的无功功率，如表达式(38)所示。
为正时，表示等效无功补偿装置432放电，输出无功功率；为负时，表示等效无功补偿装置432充电，吸收无功功率。
9)根据V5节点最后的电压值确定等效有载变压装置433的档位。
步骤S23，当潮流计算中得到的等效并网点的功率等于目标功率时，根据相应的潮流计算结果，确定针对风力发电机组11和功率影响设备13的控制指令。
在一些实施例中，根据相应的潮流计算结果，确定针对风力发电机组11和功率影响设备13的控制指令，包括：
根据潮流计算结果中的等效风力发电机组31和等效储能设备331的有功功率，确定风力发电机组11的有功功率指令和储能设备131的有功功率充放指令。即根据上述表达式(17)中得到的等效储能设备331的充放电容量，对储能设备131进行控制。
在一些实施例中，根据相应的潮流计算结果，确定针对风力发电机组11和功率影响设备13的控制指令，包括：
根据潮流计算结果中的等效风力发电机组41和等效无功补偿装置432的无功功率，确定风力发电机组11的无功功率指令和无功补偿设备132的无功功率充放指令。即根据上述表达式(38)中得到的等效无功补偿装置432的充放电容量，对等效无功补偿装置432进行控制。
在一些实施例中，根据相应的潮流计算结果，确定针对风力发电机组11和功率影响设备13的控制指令，包括：
根据潮流计算结果中的等效有载变压装置433的等效输入端(即V5节点)的电压，确定对有载变压装置433的接头位置进行调整的控制指令。即根据图4中V5节点最后的电压值来确定有载变压装置433的档位，进而下发对应的控制指令对有载变压装置433的接头位置进行控制。
步骤S24，下发控制指令，对风力发电机组11和功率影响设备13进行控制，将并网点A5的功率调整为目标功率，以对并网点A5的频率或电压进行修正。
在一些实施例中，在下发控制指令之前，功率控制方法还包括：
检测风力发电机组11和功率影响设备13是否投入运行，若否，从等效电路中剔除对应的等效风力发电机组或等效功率影响设备后，对等效电路重新进行潮流计算。如此，以避免控制指令下发后，设备无法投入，无法输出对应的功率来调整并网点A5的功率。
在本申请的一些实施例中，在对并网点A5的频率或电压进行修正时，考虑了功率影响设备13对并网点A5的功率调节作用，增加了并网点A5的功率可调节范围，进而可以对风电场100的一次调压和一次调频进行优化控制。
图5是本申请一个实施例提供的功率控制系统500的模块框图。
功率控制系统500包括一个或多个处理器501，用于实现如上描述的功率控制方法。在一些实施例中，功率控制系统500可以包括可读存储介质509，可读存储介质509可以存储有可被处理器501调用的程序，可以包括非易失性存储介质。
在一些实施例中，功率控制系统500可以包括内存508和接口507。
在一些实施例中，功率控制系统500还可以根据实际应用包括其他硬件。
本申请实施例的可读存储介质509，其上存储有程序，该程序被处理器501执行时，用于实现如上描述的功率控制方法。
本申请可采用在一个或多个其中包含有程序代码的可读存储介质509(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。可读存储介质509包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。可读存储介质509的例子包括但不限于：相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种风电场的功率控制方法，其特征在于，所述风电场包括多个风力发电机组、功率影响设备、输电线路和并网点，所述风力发电机组和所述功率影响设备通过所述输电线路与所述并网点连接，所述功率控制方法包括：
根据所述并网点的目标频率或电压，计算所述并网点的目标功率；
根据所述目标功率，对所述风电场的等效电路进行潮流计算，所述等效电路包括等效风力发电机组、等效功率影响设备、等效输电线路以及等效并网点；
当所述潮流计算中得到的所述等效并网点的功率等于所述目标功率时，根据相应的潮流计算结果，确定针对所述风力发电机组和所述功率影响设备的控制指令；及
下发所述控制指令，对所述风力发电机组和所述功率影响设备进行控制，将所述并网点的功率调整为所述目标功率，以对所述并网点的频率或电压进行修正；所述功率影响设备包括储能设备、无功补偿装置以及有载变压装置；所述功率影响设备包括无功补偿装置，所述等效电路包括等效无功补偿装置，所述目标功率包括目标无功功率；
所述根据所述目标功率，对所述风电场的等效电路进行潮流计算，包括：
根据所述目标无功功率，对所述等效电路的无功功率分布进行潮流计算；
所述根据相应的潮流计算结果，确定针对所述风力发电机组和所述功率影响设备的控制指令，包括：
根据所述潮流计算结果中的所述等效风力发电机组和所述等效无功补偿装置的无功功率，确定所述风力发电机组的无功功率指令和所述无功补偿装置的无功功率充放指令；
所述功率影响设备包有载变压装置，所述等效电路包括等效有载变压装置；
所述根据所述目标功率，对所述风电场的等效电路进行潮流计算，包括：
根据所述目标无功功率，对所述等效电路的电压分布进行潮流计算；
所述根据相应的潮流计算结果，确定针对所述风力发电机组和所述功率影响设备的控制指令，包括：
根据所述潮流计算结果中的所述等效有载变压装置的等效输入端的电压，确定对所述有载变压装置的接头位置进行调整的控制指令；
对所述等效电路的无功功率分布和电压分布进行潮流计算，包括：
使所述等效风力发电机组运行于最大功率跟踪点处，且保持所述等效并网点的电压为预设电压，对所述等效电路的无功功率分布和电压分布进行潮流计算，直至所述等效并网点的无功功率等于所述目标无功功率。
2.如权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，所述功率影响设备包括储能设备，所述等效电路包括等效储能设备，所述目标功率包括目标有功功率；
所述根据所述目标功率，对所述风电场的等效电路进行潮流计算，包括：
根据所述目标有功功率，对所述等效电路的有功功率分布进行潮流计算；
所述根据相应的潮流计算结果，确定针对所述风力发电机组和所述功率影响设备的控制指令，包括：
根据所述潮流计算结果中的所述等效风力发电机组和所述等效储能设备的有功功率，确定所述风力发电机组的有功功率指令和所述储能设备的有功功率充放指令。
3.如权利要求2所述的功率控制方法，其特征在于，所述对所述等效电路的有功功率分布进行潮流计算，包括：
基于如下至少一个约束条件，对所述等效电路的有功功率分布进行潮流计算：
所述等效风力发电机组的有功功率的容量约束条件；
所述等效储能设备的有功功率的充放容量约束条件；
所述等效并网点的电压约束条件；
所述等效并网点的无功功率约束条件；
所述等效风力发电机组和所述等效储能设备对所述等效并网点的有功功率进行调整的优先级别或调整比例。
4.如权利要求3所述的功率控制方法，其特征在于，所述等效风力发电机组的有功功率的容量约束条件基于所述风力发电机组的运行数据预测得到；和/或
所述等效储能设备的有功功率的充放容量约束条件基于所述储能设备的运行数据计算得到。
5.如权利要求2所述的功率控制方法，其特征在于，所述对所述等效电路的有功功率分布进行潮流计算，包括：
使所述等效风力发电机组运行于最大功率跟踪点处，且保持所述等效并网点的电压为预设电压，对所述等效电路的有功功率分布进行潮流计算，直至所述等效并网点的有功功率等于所述目标有功功率。
6.如权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，基于如下至少一个约束条件，对所述等效电路的无功功率分布和电压分布进行潮流计算：
所述等效风力发电机组的无功功率的容量约束条件；
所述等效无功补偿装置的无功补偿容量的约束条件；
所述功率因素值的取值范围约束条件；
所述等效有载变压装置的档位约束条件；
所述等效并网点的电压约束条件；
所述等效并网点的有功功率约束条件；
所述等效风力发电机组、所述等效无功补偿装置和所述等效有载变压装置对所述等效并网点的无功功率进行调整的优先级别或调整比例。
7.如权利要求6所述的功率控制方法，其特征在于，所述等效风力发电机组的无功功率的容量约束条件是基于所述风力发电机组的功率因数和最大有功功率容量得到的；和/或
所述等效无功补偿装置的无功功率的充放容量约束条件是基于所述无功补偿装置的运行数据计算得到的。
8.如权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，在下发所述功率控制指令之前，所述功率控制方法还包括：
检测所述风力发电机组和所述功率影响设备是否投入运行，若否，从所述等效电路中剔除对应的所述等效风力发电机组或所述等效功率影响设备后，对所述等效电路重新进行潮流计算。
9.一种功率控制系统，其特征在于，包括一个或多个处理器，用于实现如权利要求1-8中任一项所述的控制方法。
10.一种可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8中任一项所述的功率控制方法。
CN202111616184.0A 2021-12-27 2021-12-27 一种风电场的功率控制方法、控制系统和可读存储介质 Active CN114221354B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111616184.0A CN114221354B (zh) 2021-12-27 2021-12-27 一种风电场的功率控制方法、控制系统和可读存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111616184.0A CN114221354B (zh) 2021-12-27 2021-12-27 一种风电场的功率控制方法、控制系统和可读存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114221354A CN114221354A (zh) 2022-03-22
CN114221354B true CN114221354B (zh) 2024-07-02

Family

ID=80706223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111616184.0A Active CN114221354B (zh) 2021-12-27 2021-12-27 一种风电场的功率控制方法、控制系统和可读存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114221354B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115912484B (zh) * 2022-12-08 2024-02-20 南方电网数字电网研究院有限公司 一种提供电网主动支撑能力的风电场功率快速控制系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101938131A (zh) * 2010-09-01 2011-01-05 国网电力科学研究院 基于电气原理的风电场群无功分配方法
CN103915859A (zh) * 2014-03-26 2014-07-09 华北电力大学（保定） 可提高电网暂态稳定性的双馈风电场控制方法
CN104333037A (zh) * 2014-11-02 2015-02-04 中国科学院电工研究所 风储集群参与电力系统调频调压的协同控制方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2573895T3 (en) * 2011-09-20 2014-03-10 Siemens Ag A method for operating a wind farm, the wind farm control unit and wind farm
KR101423212B1 (ko) * 2014-05-22 2014-07-24 전북대학교산학협력단 풍력발전단지의 계통연계점 전압 제어 시스템 및 방법
CN204615408U (zh) * 2015-05-05 2015-09-02 范征 一种风电场输出功率控制系统
CN105119324A (zh) * 2015-07-24 2015-12-02 河南行知专利服务有限公司 一种风电场的功率控制方法
CN105591392B (zh) * 2016-01-26 2019-03-29 沈阳工业大学 提高风电场经济运行的风机无功优化方法
CN105978006B (zh) * 2016-06-21 2018-07-24 华中科技大学 一种改善低电压穿越期间风电场注入电流特性的系统及方法
CN106329536B (zh) * 2016-11-09 2019-12-03 国电南瑞科技股份有限公司 一种实现风电机组调压调频的控制方法
CN108616140A (zh) * 2016-12-12 2018-10-02 北京金风科创风电设备有限公司 用于风电场的控制方法、装置和风力发电系统
CN110970905B (zh) * 2019-11-05 2022-09-02 中国电力科学研究院有限公司 一种优化风电场电压控制能力的多电源无功配合方法及系统
CN111525616A (zh) * 2020-05-06 2020-08-11 三一重能有限公司 风电场的控制系统和方法
CN111641219B (zh) * 2020-05-22 2022-07-22 南京南瑞继保电气有限公司 用于规模化储能系统的频率调节方法、装置及储能系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101938131A (zh) * 2010-09-01 2011-01-05 国网电力科学研究院 基于电气原理的风电场群无功分配方法
CN103915859A (zh) * 2014-03-26 2014-07-09 华北电力大学（保定） 可提高电网暂态稳定性的双馈风电场控制方法
CN104333037A (zh) * 2014-11-02 2015-02-04 中国科学院电工研究所 风储集群参与电力系统调频调压的协同控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114221354A (zh) 2022-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zeraati et al. Distributed control of battery energy storage systems for voltage regulation in distribution networks with high PV penetration
CN103986190B (zh) 基于发电功率曲线的风光储联合发电系统平滑控制方法
US10355487B2 (en) Photovoltaic system
Ramos et al. Placement and sizing of utility-size battery energy storage systems to improve the stability of weak grids
CN114221354B (zh) 一种风电场的功率控制方法、控制系统和可读存储介质
Hajizadeh et al. Intelligent robust control of hybrid distributed generation system under voltage sag
Pandi et al. Adaptive coordinated feeder flow control in distribution system with the support of distributed energy resources
CN113169557A (zh) 电力变换系统及其管理装置及分散电源装置
CN115133538A (zh) 一种配电网重要负荷电压模型预测控制方法
Zhou et al. Control strategy of DFIG and SVG cooperating to regulate grid voltage of wind power integration point
Yadav et al. Multimachine stability improvement with hybrid renewable energy systems using a superconducting magnetic energy storage in power systems
Song et al. A new integrated regulation strategy and modelling for wind turbine with battery energy storage system
CN110350541B (zh) 考虑可再生能源出力不确定性的电压控制策略优化方法
Chang et al. A dual-layer cooperative control strategy of battery energy storage units for smoothing wind power fluctuations
CN114747111A (zh) 用于电网稳定性的可再生发电站中有功功率控制
CN117035335A (zh) 一种多阶段储能与输电网协同规划方法及系统
CN112186794A (zh) 一种光伏电站无功功率控制方法和装置
CN116247712A (zh) 一种中低压直流配用电系统的控制方法、装置及存储介质
CN114465290A (zh) 风电场无功协调控制方法和系统
Bedawy et al. An Optimal Approach for Voltage Regulation and PV Hosting Capacity Enhancement Using Nodal Pricing
Yan et al. Flexible power point tracking aided power ramp rate control for photovoltaic systems with small energy storage capacity
Li et al. A novel primary frequency regulation strategy of wind farm based on wind turbine health condition
CN113809764A (zh) 一种含储能的配电网电压控制方法
Aluthge et al. Battery Energy Storage System to Improve Reliability Due to under Frequency Load Shedding
Varzaneh et al. Constant power control of variable speed wind farm for primary frequency control support

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant