CN115693800A - 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

调节风电场有功功率的方法、控制设备及风电场的控制器 Download PDF

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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：当确定风电场参与一次调频时，获取需要风电场调节的有功功率调节量；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调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值；针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值；基于确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值，控制该风力发电机组调节有功功率。

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
本公开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
随着电力系统风电接入规模的不断扩大，电力系统调度问题与运行压力日益凸显，系统调度部门不得不调度传统机组持有更多的调频容量来确保风电的顺利消纳。这一方面增加了传统机组的运行压力以及系统调度运行的复杂性，另一方面减少或抵消了风电并网带来的经济环保效益。随着风力发电机组控制技术的提高，风力发电机组一定程度上也能够参与系统调频。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，这种频率扰动可以通过发电机组来完成电网负荷补偿、修正电网频率的波动，这个过程即为发电机组的一次调频。
目前一次调频技术在风电领域中已经广泛推广应用。工程应用中的一次调频技术大都为通过场级控制系统和风力发电机组配合，完成场级满足一次调频功能及技术指标的方式。
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
本公开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。
根据本公开的示例性实施例，提供一种调节风电场的有功功率的方法，所述方法包括：当确定风电场参与一次调频时，获取需要风电场调节的有功功率调节量；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调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值；针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值；基于确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值，控制该风力发电机组调节有功功率；其中，预先确定的整场功率调节补偿值用于：对风电场整场有功功率调节偏差进行补偿；针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值用于：对该风力发电机组的单机有功功率调节偏差进行补偿。
可选地，针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值包括：单机下调补偿值和单机上调补偿值；预先确定的整场功率调节补偿值包括：整场下调补偿值和整场上调补偿值。
可选地，当需要风电场调节的有功功率调节量大于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：基于各个风力发电机组可增加的有功功率量，确定风电场可增加的有功功率量；基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值的步骤包括：基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和、以及风电场可增加的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率增加量基础值。
可选地，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值的步骤包括：针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率增加量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机上调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率增加量指令值。
可选地，当需要风电场调节的有功功率调节量小于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：基于各个风力发电机组可降低的有功功率量，确定风电场可降低的有功功率量；基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值的步骤包括：基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和、以及风电场可降低的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率降低量基础值。
可选地，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值的步骤包括：针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率降低量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机下调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率降低量指令值。
可选地，基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和、以及风电场可增加的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率增加量基础值的步骤包括：针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可增加的有功功率量与上调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率增加量基础值，其中，所述上调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和，与风电场可增加的有功功率量之间的比值。
可选地，基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和、以及风电场可降低的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率降低量基础值的步骤包括：针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可降低的有功功率量与下调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率降低量基础值，其中，所述下调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和，与风电场可降低的有功功率量之间的比值。
可选地，基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值的步骤包括：当需要风电场调节的有功功率调节量与预先确定的整场功率调节补偿值之和处于预设范围内时，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值为0。
可选地，所述方法还包括：根据整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定风电场的整场功率调节补偿值、以及针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值。
可选地，根据整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定风电场的整场功率调节补偿值、以及针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值的步骤包括：根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值；根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况、以及针对每个风力发电机组确定的单机功率调节补偿值，确定风电场的整场功率调节补偿值。
可选地，基于确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值，控制该风力发电机组调节有功功率的步骤包括：针对每个风力发电机组，生成用于控制该风力发电机组调节有功功率的多个指令，并将所述多个指令同时发送给该风力发电机组；其中，所述多个指令包括：包含一次调频控制标志位的指令、包含DeltP或DeltP+P0的指令、以及包含一次调频控制字的指令，其中，DeltP表示确定的该风力发电机组的有功功率调节量指令值，P0表示该风力发电机组在一次调频之前的有功功率值，一次调频控制字用于指示所采用的一次调频控制方式。
根据本公开的示例性实施例，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，被配置为当确定风电场参与一次调频时，获取需要风电场调节的有功功率调节量；可调量确定单元，被配置为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；基础值确定单元，被配置为基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值；指令值确定单元，被配置为针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值；指令发送单元，被配置为基于确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值，控制该风力发电机组调节有功功率；其中，预先确定的整场功率调节补偿值用于：对风电场整场有功功率调节偏差进行补偿；针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值用于：对该风力发电机组的单机有功功率调节偏差进行补偿。
可选地，针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值包括：单机下调补偿值和单机上调补偿值；预先确定的整场功率调节补偿值包括：整场下调补偿值和整场上调补偿值。
可选地，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，可调量确定单元基于各个风力发电机组可增加的有功功率量，确定风电场可增加的有功功率量；基础值确定单元基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和、以及风电场可增加的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率增加量基础值。
可选地，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，指令值确定单元针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率增加量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机上调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率增加量指令值。
可选地，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，可调量确定单元基于各个风力发电机组可降低的有功功率量，确定风电场可降低的有功功率量；基础值确定单元基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和、以及风电场可降低的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率降低量基础值。
可选地，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，指令值确定单元针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率降低量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机下调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率降低量指令值。
可选地，基础值确定单元针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可增加的有功功率量与上调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率增加量基础值，其中，所述上调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和，与风电场可增加的有功功率量之间的比值。
可选地，基础值确定单元针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可降低的有功功率量与下调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率降低量基础值，其中，所述下调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和，与风电场可降低的有功功率量之间的比值。
可选地，基础值确定单元当需要风电场调节的有功功率调节量与预先确定的整场功率调节补偿值之和处于预设范围内时，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值为0。
可选地，所述设备还包括：补偿值确定单元，被配置为根据整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定风电场的整场功率调节补偿值、以及针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值。
可选地，补偿值确定单元根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值；并根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况、以及针对每个风力发电机组确定的单机功率调节补偿值，确定风电场的整场功率调节补偿值。
可选地，指令发送单元针对每个风力发电机组，生成用于控制该风力发电机组调节有功功率的多个指令，并将所述多个指令同时发送给该风力发电机组；其中，所述多个指令包括：包含一次调频控制标志位的指令、包含DeltP或DeltP+P0的指令、以及包含一次调频控制字的指令，其中，DeltP表示确定的该风力发电机组的有功功率调节量指令值，P0表示该风力发电机组在一次调频之前的有功功率值，一次调频控制字用于指示所采用的一次调频控制方式。
根据本公开的示例性实施例，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所述的调节风电场的有功功率的方法。
根据本公开的示例性实施例，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。
根据本公开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，在风电场一次调频控制中，引入整场功率调节补偿以及单机功率调节补偿，从而针对各个厂家生产的风力发电机组均能够实现场级控制，且能够保证调控过程中并网点的一次调频控制误差在电网要求的范围内。
本公开的实施例提供的技术方案还可至少带来以下有益效果：
通过工程化的测量和补偿方法可实现不同厂家生产的风力发电机组，参与一次调频时不再受限于不同风机厂家各自的控制逻辑、通信协议等，达到采用通用通信协议与各个不同厂家的机组的场级控制配合，实现场级控制和任一厂家生产的机组配合完成整场一次调频功能，从而实现场级一次调频功能工程化；
场级调节方法的通用性强，适用于不同厂家生产的风力发电机组；
保证调控过程中的并网点的一次调频控制误差在电网要求的范围内；
机组一次调频指令连续下发，不让机组出现跳变，保证了机组受控过程中的安全性；
通信协议通用，从控制到通信都满足工程化应用的广泛性和通用性。
将在接下来的描述中部分阐述本公开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，或者可以经过本公开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，本公开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示出根据本公开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示出根据本公开的示例性实施例的下发多指令的方法的流程图；
图3示出根据本公开的示例性实施例的用于下发多指令的底层通信方法的流程图；
图4示出根据本公开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调节量的方法的流程图；
图5示出根据本公开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
现将详细参照本公开的实施例，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，以便解释本公开。
图1示出根据本公开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。所述方法可应用于一次调频场景下的风电场有功调节。
参照图1，在步骤S10，当确定风电场参与一次调频时，获取需要风电场调节的有功功率调节量(也即，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调节量可以是正调节量(即，需要风电场增加的有功功率量)或负调节量(即，需要风电场降低的有功功率量)。
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调节量的方法的示例。
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)可包括：风力发电机组可增加的有功功率量(即，可增备用功率量)和风力发电机组可降低的有功功率量(即，可降备用功率量)。
作为示例，风力发电机组的有功功率可调量可通过下述方式获取：基于风力发电机组的理论有功功率和实测有功功率确定风力发电机组可增加的有功功率量。例如，可将风力发电机组的理论有功功率与实测有功功率之间的差值，作为风力发电机组可增加的有功功率量。
作为示例，风力发电机组的有功功率可调量可通过下述方式获取：获取风力发电机组上报的其可增加的有功功率量。
作为示例，风力发电机组的有功功率可调量可通过下述方式获取：基于风力发电机组的实测有功功率和额定功率确定风力发电机组可降低的有功功率量。例如，可将风力发电机组的实测有功功率与10％的额定功率之间的差值，作为风力发电机组可降低的有功功率量。
作为示例，风力发电机组的有功功率可调量可通过下述方式获取：获取风力发电机组上报的其可降低的有功功率量。
应该理解，可通过各种适当的方式来获取风电场的各个风力发电机组的有功功率可调量，本公开对此不作限制。
作为示例，风电场的各个风力发电机组可指：风电场内的具备一次调频功能且可控的各个风力发电机组。
作为示例，可基于各个风力发电机组可增加的有功功率量，确定风电场可增加的有功功率量。例如，可将所述各个风力发电机组可增加的有功功率量的总和，作为风电场可增加的有功功率量。
作为示例，可基于各个风力发电机组可降低的有功功率量，确定风电场可降低的有功功率量。例如，可将所述各个风力发电机组可降低的有功功率量的总和，作为风电场可降低的有功功率量。
在步骤S30，基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值。
这里，针对风电场预先确定的整场功率调节补偿值用于：对风电场整场有功功率调节偏差进行补偿。
作为示例，可先在需要风电场调节的有功功率调节量的基础上叠加预先确定的整场功率调节补偿值，以得到后续计算机组指令值实际所使用的需要风电场调节的有功功率调节量指令值，然后再基于需要风电场调节的有功功率调节量指令值，来分配每个机组的有功功率调节量基础值，各个机组的有功功率调节量基础值之和即为需要风电场调节的有功功率调节量指令值。
作为示例，预先确定的整场功率调节补偿值可包括：整场下调补偿值WFCMDOffsetDown和整场上调补偿值WFCMDOffsetUp。应该理解，整场下调补偿值和整场上调补偿值为预先确定的值，取值范围为包括0在内的实数。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，可使用整场上调补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率增加量基础值。作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，可使用整场下调补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率降低量基础值。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，可基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和、以及风电场可增加的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率增加量基础值。进一步地，作为示例，可针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可增加的有功功率量与上调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率增加量基础值，其中，所述上调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和，与风电场可增加的有功功率量之间的比值。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，可基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和、以及风电场可降低的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率降低量基础值。进一步地，作为示例，可针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可降低的有功功率量与下调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率降低量基础值，其中，所述下调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和，与风电场可降低的有功功率量之间的比值。
此外，作为示例，可当需要风电场调节的有功功率调节量与预先确定的整场功率调节补偿值之和处于预设范围内时，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值为0。例如，所述预设范围可为-0.2kw到0.2kw。
在步骤S40，针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值DeltP。
这里，针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值用于：对该风力发电机组的单机有功功率调节偏差进行补偿。
作为示例，风力发电机组的有功功率调节量指令值即，指示风力发电机组调节有功功率的改变量，当需要风力发电机组增大有功功率时，有功功率调节量指令值DeltP大于0；当需要风力发电机组降低有功功率时，有功功率调节量指令值DeltP小于0。
实际发送给风力发电机组的一次调频控制指令是基于该风力发电机组的有功功率调节量指令值DeltP生成的，例如，一次调频控制指令可包括：DeltP或DeltP+P0，以控制风力发电机组将有功功率调节DeltP，或将有功功率调解到DeltP+P0。
应该理解，针对不同风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值可相同或不同。
作为示例，针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值可包括：单机下调补偿值CMDOffsetDown和单机上调补偿值CMDOffsetUp。应该理解，单机下调补偿值和单机上调补偿值为预先确定的值，取值范围为包括0在内的实数。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，可使用针对每个风力发电机组预先确定的单机上调补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值。作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，可使用针对每个风力发电机组预先确定的单机下调补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，可针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率增加量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机上调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率增加量指令值DeltP(DeltP大于0)。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，可针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率降低量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机下调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率降低量指令值DeltP(DeltP小于0)。
本公开考虑到有些风力发电机组因电气损耗等原因调节执行不到位(即，无法达到下发的调节目标值)，及整个风电场因线路损耗、变压器损耗、尾流影响等原因导致整场控制误差超过一次调频控制偏差。针对这种情况，本公开提出根据实地测试，得到单机调节偏差的大致值，以用于进行单机控制指令补偿。单机补偿没问题后，即，保证不会因为单机调节误差影响控制效果后，全场可能依然调节不到位(即，整场调节偏差依然超出一次调频控制偏差)，需要补偿全场偏差，具体补偿偏差值根据实际测试效果整定。
此外，本公开考虑到如果没有单机补偿，完全通过场级整体补偿，即，只有全场补偿的方法，会造成具有大容量备用功率的机组出力更多，承担更多的补偿责任，且最终的效果是调节不达标。因此，需要每台机组都承担补偿责任，即使原本不需要调节的，有功功率调节量基础值为0的机组。因此，本公开提出通过单机补偿和全场补偿两部分配合来达到调节目标。
作为示例，可根据整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定风电场的整场功率调节补偿值、以及针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值。
进一步地，作为示例，可根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值；并根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况、以及针对每个风力发电机组确定的单机功率调节补偿值，确定风电场的整场功率调节补偿值。具体说来，可先确定针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值，然后再在已确定的针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值的基础上，确定风电场的整场功率调节补偿值，以通过确定的整场功率调节补偿值来补偿单机补偿后剩余的调节偏差。
在步骤S50，基于确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值，控制该风力发电机组调节有功功率。
在一个实施例中，可直接将确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值DeltP发送给该风力发电机组，以控制该风力发电机组调节有功功率。例如，这种单机控制方式也称为DeltP控制方式。
在另一个实施例中，可将确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值与该风力发电机组在一次调频之前的有功功率值之和(例如，也可称为CommandP)，发送给该风力发电机组，以控制该风力发电机组调节有功功率。例如，这种单机控制方式也称为CommandP控制方式。
作为示例，可通过根据本公开的示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法控制风力发电机组配合实现通过一次调频下垂控制方式使风电场并网点满足一次调频功能和技术指标。
在现有技术中，不同厂家生产的机组，依然需要使用各个厂家各自控制机组的方式来控制机组的有功调节，而根据本公开的示例性实施例的调节风电场的有功功率的方法通过使用整场功率调节补偿值和单机功率调节补偿值，能够对不同厂家生产的机组进行统一控制，实现场级控制可以和任一厂家生产的机组配合完成整场一次调频功能，且能够保证调控过程中的并网点的一次调频控制误差在电网要求的范围内。
作为示例，步骤S50可包括：针对每个风力发电机组，生成用于控制该风力发电机组调节有功功率的多个指令，并将所述多个指令同时发送给该风力发电机组。
这里，所述多个指令可包括但不限于：包含一次调频控制标志位的指令、以及包含DeltP或DeltP+P0的指令，其中，DeltP表示确定的该风力发电机组的有功功率调节量指令值，P0表示该风力发电机组在一次调频之前的有功功率值。
作为示例，所述多个指令还可包括：包含一次调频控制字的指令。其中，一次调频控制字用于指示采用增量控制方式(即，DeltP控制方式)还是采用绝对值控制方式(即，CommandP控制方式)。
应该理解，可根据不同风力发电机组对一次调频控制方式的需求，决定对风力发电机组的一次调频控制方式，即，向该风力发电机组发送DeltP还是发送DeltP+P0。
场级控制设备与机组之间，一般有两个核心通信点位，一个是数值指令，一个是调频控制标志位，这个一次调频控制标志位用于告知机组，什么时候开始一次调频，什么时候结束一次调频。
指令下发的几个点位对不同机组的控制效果有不同影响，有些机组可能会出现跳变。具体地，现有技术中，场控控制器与机组之间有几个交互通信点位，每个点位分别独立依次下发，哪个点先发，哪个点后发，会影响机组的控制效果。
为了防止机组跳变，本公开提出几个点必须同时下发到机组，即，需要在同一个周期将一次调频标志位和一次调频差值指令同时下发下去，一般常规使用的是modbus协议，由于协议本身的特点，下发指令地址需连续，中间其他点位必须配置，一旦要下发，则必须要给相应点位下发正确指令值。根据本公开的实施例，连续下发指令以保证指令同步到位，从而能够保证机组受控中不出现跳变等情况。
根据本公开的实施例，从两方面进行设计：1、控制策略应用程序分配的待发指令包含多个(例如，4个)连续地址指令；2、底层(例如，Modbus协议)设计连续指令数据传输通道、通信获取连续指令信息，并打包组装报文相关设计。
作为示例，多个指令可执行下发的判断条件可为：当一次调频差值指令和一次调频标志位有一个发生变化，且下发指令周期到了时，将所述多个指令放入下发缓存数据结构中。
作为示例，一次调频控制字为定值设置中的，下发指令模式控制选择，此值既作为判断指令下发模式的选择，又作为控制字的下发值。此值需配置在数据结构的队列中。
作为示例，一次调频数值指令，在整个一次调频指令计算过程中，都全程参与。
作为示例，为了跟底层数据传输相配合，设置指令下发模式之后，一次性顺序放入指令缓存区中多个指令，每个指令的数据标签为连续的。具体控制逻辑如图2所示。
图3示出根据本公开的示例性实施例的用于下发多指令的底层通信方法的流程图。
参照图3，通信客户端获取内存中的指令区数据，从中摘取出多指令下发标志的数据结构，然后放入到本地多指令缓存区G_WTMultiCommand中；当有可写指令时，如果缓存中G_WTMultiCommand的多指令标志为1时，将多指令拷贝到指令处理数据结构multiWriteTmp中，且将multiCMMDTripFlag置为1，并将本地缓存区G_WTMultiCommand清除；当multiCMMDTripFlag为1，则写多指令报文准备。
将多指令数据结构multiWriteTmp中的寄存器地址按照从低到高的顺序排序，并获取最大地址索引和最小地址索引；
填充modbus待发送报文的功能码为0x10，起始地址填充最小地址，设备地址为配置的设备地址，报文长度为最大寄存器地址-最小寄存器地址+最大寄存器的长度，数据字节长度为寄存器长度乘2；
循环处理每一个多指令数据结构中的指令：根据多指令数据结构的handle，计算读取数据结构DataReadConfig中的handle，进而获取系数，做系数处理；根据处理完的指令，按照此指令的数据字节长度，按照字节填充到准备指令报文中，依次往后添加；
判断整个报文包的字节长度，包含包头；将待发多指令报文发送出去，并将报文内容写入共享内存。
图4示出根据本公开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调节量的方法的流程图。
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但不限于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(低于20％Pn不参与一次调频，20％Pn可调)、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，刷新的数据可包括但不限于以下项之中的至少一项：机组的当前有功功率、机组运行状态、机组心跳(指场控服务器设备与机组之间通信状况的互通信号)、机组有功设定值(或者有功增量设定值)、机组理论功率(或者机组上调备用功率、机组下调备用功率)、机组实时风速、发电机瞬时转速rad/s、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，可按照一次调频下垂控制公式计算全场的有功功率增量需求值DeltP和有功功率需求值P。
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 BDA0003188336160000151
Figure BDA0003188336160000152
其中，fd指示快速频率响应动作的阈值，也即一次调频死区；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，也即，风电场有功功率初值；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。
图5示出根据本公开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，根据本公开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、基础值确定单元30、指令值确定单元40、以及指令发送单元50。
具体说来，增量获取单元10被配置为当确定风电场参与一次调频时，获取需要风电场调节的有功功率调节量。
可调量确定单元20被配置为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。
基础值确定单元30被配置为基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值。
指令值确定单元40被配置为针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值。
指令发送单元50被配置为基于确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值，控制该风力发电机组调节有功功率。
这里，预先确定的整场功率调节补偿值用于：对风电场整场有功功率调节偏差进行补偿；针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值用于：对该风力发电机组的单机有功功率调节偏差进行补偿。
作为示例，针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值可包括：单机下调补偿值和单机上调补偿值；预先确定的整场功率调节补偿值可包括：整场下调补偿值和整场上调补偿值。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，可调量确定单元20可基于各个风力发电机组可增加的有功功率量，确定风电场可增加的有功功率量；基础值确定单元30可基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和、以及风电场可增加的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率增加量基础值。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，指令值确定单元40可针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率增加量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机上调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率增加量指令值。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，可调量确定单元20可基于各个风力发电机组可降低的有功功率量，确定风电场可降低的有功功率量；基础值确定单元30可基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和、以及风电场可降低的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率降低量基础值。
作为示例，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，指令值确定单元40可针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率降低量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机下调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率降低量指令值。
作为示例，基础值确定单元30可针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可增加的有功功率量与上调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率增加量基础值，其中，所述上调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和，与风电场可增加的有功功率量之间的比值。
作为示例，基础值确定单元30可针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可降低的有功功率量与下调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率降低量基础值，其中，所述下调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和，与风电场可降低的有功功率量之间的比值。
作为示例，基础值确定单元30可当需要风电场调节的有功功率调节量与预先确定的整场功率调节补偿值之和处于预设范围内时，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值为0。
作为示例，所述设备还包括：补偿值确定单元(未示出)，补偿值确定单元被配置为根据整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定风电场的整场功率调节补偿值、以及针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值。
作为示例，补偿值确定单元可根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值；并根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况、以及针对每个风力发电机组确定的单机功率调节补偿值，确定风电场的整场功率调节补偿值。
作为示例，指令发送单元50可针对每个风力发电机组，生成用于控制该风力发电机组调节有功功率的多个指令，并将所述多个指令同时发送给该风力发电机组。
这里，所述多个指令包括：包含一次调频控制标志位的指令、包含DeltP或DeltP+P0的指令、以及包含一次调频控制字的指令，其中，DeltP表示确定的该风力发电机组的有功功率调节量指令值，P0表示该风力发电机组在一次调频之前的有功功率值，一次调频控制字用于指示所采用的一次调频控制方式。
应该理解，根据本公开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，根据本公开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。
本公开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)。
根据本公开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公开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公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (15)

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：
当确定风电场参与一次调频时，获取需要风电场调节的有功功率调节量；
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调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值；
针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值；
基于确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值，控制该风力发电机组调节有功功率；
其中，预先确定的整场功率调节补偿值用于：对风电场整场有功功率调节偏差进行补偿；
针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值用于：对该风力发电机组的单机有功功率调节偏差进行补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值包括：单机下调补偿值和单机上调补偿值；
预先确定的整场功率调节补偿值包括：整场下调补偿值和整场上调补偿值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当需要风电场调节的有功功率调节量大于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：基于各个风力发电机组可增加的有功功率量，确定风电场可增加的有功功率量；
基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值的步骤包括：基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和、以及风电场可增加的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率增加量基础值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当需要风电场调节的有功功率调节量大于0时，
针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值的步骤包括：
针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率增加量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机上调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率增加量指令值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当需要风电场调节的有功功率调节量小于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：基于各个风力发电机组可降低的有功功率量，确定风电场可降低的有功功率量；
基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值的步骤包括：基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和、以及风电场可降低的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率降低量基础值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当需要风电场调节的有功功率调节量小于0时，
针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值的步骤包括：
针对每个风力发电机组，将确定的该风力发电机组的有功功率降低量基础值与针对该风力发电机组预先确定的单机下调补偿值之和，作为该风力发电机组的有功功率降低量指令值。
7.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调节量与整场上调补偿值之和、以及风电场可增加的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率增加量基础值的步骤包括：
针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可增加的有功功率量与上调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率增加量基础值，
其中，所述上调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场上调补偿值之和，与风电场可增加的有功功率量之间的比值。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和、以及风电场可降低的有功功率量，确定各个风力发电机组的有功功率降低量基础值的步骤包括：
针对每个风力发电机组，将该风力发电机组可降低的有功功率量与下调比例系数的乘积作为该风力发电机组的有功功率降低量基础值，
其中，所述下调比例系数为：需要风电场调节的有功功率调节量与整场下调补偿值之和，与风电场可降低的有功功率量之间的比值。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值的步骤包括：
当需要风电场调节的有功功率调节量与预先确定的整场功率调节补偿值之和处于预设范围内时，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值为0。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定风电场的整场功率调节补偿值、以及针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定风电场的整场功率调节补偿值、以及针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值的步骤包括：
根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况，确定针对每个风力发电机组的单机功率调节补偿值；
根据对整个风电场的有功功率调节的实测工况、以及针对每个风力发电机组确定的单机功率调节补偿值，确定风电场的整场功率调节补偿值。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值，控制该风力发电机组调节有功功率的步骤包括：
针对每个风力发电机组，生成用于控制该风力发电机组调节有功功率的多个指令，并将所述多个指令同时发送给该风力发电机组；
其中，所述多个指令包括：包含一次调频控制标志位的指令、包含DeltP或DeltP+P0的指令、以及包含一次调频控制字的指令，
其中，DeltP表示确定的该风力发电机组的有功功率调节量指令值，P0表示该风力发电机组在一次调频之前的有功功率值，一次调频控制字用于指示所采用的一次调频控制方式。
13.一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，被配置为当确定风电场参与一次调频时，获取需要风电场调节的有功功率调节量；
可调量确定单元，被配置为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；
基础值确定单元，被配置为基于需要风电场调节的有功功率调节量、风电场的有功功率可调量、以及预先确定的整场功率调节补偿值，确定各个风力发电机组的有功功率调节量基础值；
指令值确定单元，被配置为针对每个风力发电机组，基于确定的该风力发电机组的有功功率调节量基础值、以及针对该风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值，确定该风力发电机组的有功功率调节量指令值；
指令发送单元，被配置为基于确定的每个风力发电机组的有功功率调节量指令值，控制该风力发电机组调节有功功率；
其中，预先确定的整场功率调节补偿值用于：对风电场整场有功功率调节偏差进行补偿；
针对每个风力发电机组预先确定的单机功率调节补偿值用于：对该风力发电机组的单机有功功率调节偏差进行补偿。
14.一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12中的任意一项所述的调节风电场的有功功率的方法。
15.一种风电场的控制器，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12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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