[發(fā)明專利]一種在風電受限狀態(tài)下的大電網(wǎng)有功功率實時控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210030599.4
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN102545268A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳文傳;鄭太一;張伯明;陳建華;王國春;孫宏斌;郭慶來
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學;吉林省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種在風電受限狀態(tài)下的大電網(wǎng)有功功率實時控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)計算每個風電場在當前時刻t發(fā)出的最大有功功率，計算方法為：

將風電場按地理位置分為多個控制區(qū)，在每個控制區(qū)中設(shè)置一臺或多臺標桿風力發(fā)電機，標桿風力發(fā)電機處于非受限狀態(tài)，第i個風電場在當前時刻t的最大有功功率為：

Pi,max(t)=Σc=1NcincPc,leader(t),i=1,2,...,Reg]]>

上式中，Reg為控制區(qū)的數(shù)量，N_ci為第i個控制區(qū)內(nèi)風力發(fā)電機的數(shù)量，n_c為第c個控制區(qū)內(nèi)所有風力發(fā)電機的數(shù)量，P_c，leader為第c個控制區(qū)內(nèi)標桿風力發(fā)電機的有功功率；

或：將風電場按地理位置分為多個控制區(qū)，第i個風電場在當前時刻t的最大有功功率為：

Pi,max(t)=ΣjPi,j(t),i=1,2,...,Reg]]>

上式中，P_i，j(t)＝ω₁T_e(R′₂，s)為在第i個控制區(qū)的第j臺風力發(fā)電機的理論最大有功功率，T_e為第j臺風力發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩，ω₁為第j臺風力發(fā)電機定子角頻率，s為第j臺風力發(fā)電機轉(zhuǎn)差率，R′₂為第j臺風力發(fā)電機折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電阻；

(2)計算每個風電場在當前時刻t的有功功率受限量

ΔPiw‾=Pi,max(t)-Pi(t)]]>

上式中，P_i(t)是第i個風電場在當前時刻t的實際有功功率；

(3)建立在風電受限狀態(tài)下的大電網(wǎng)實時控制模型如下：

minΔPk,k∈NGrtΔPii,i∈NGwin-Σk∈NGrtrkΔPk+Σi∈NGwindwi(ΔPiw‾-ΔPiw)]]>

s.t.Σk∈NGrtΔPk+Σi∈NGwindΔPiw=0]]>

T‾l-Tl≤Σk∈NGrtSklΔPk+Σi∈NGwindSilΔPiw≤T‾l-Tl,l∈Mint]]>

ΔP‾k≤ΔPk≤0,k∈NGrt]]>

0≤ΔPiw≤ΔP‾iw,i∈NGwind]]>

上式中，r_k為大電網(wǎng)中第k臺火力發(fā)電機在當前時刻t的單位發(fā)電調(diào)整成本，w_i為第i個風電場的單位棄風成本，ΔP_k為大電網(wǎng)中第k臺火力發(fā)電機的有功功率調(diào)節(jié)量，為大電網(wǎng)中實時控制火力發(fā)電機的編號集合，為風電場的編號集合，為第i個風電場的有功功率調(diào)節(jié)量，T_l為第l個大電網(wǎng)中運行人員設(shè)定傳輸線路的集合即安全傳輸斷面的有功功率下限值，為第l個安全傳輸斷面的有功功率上限值，T_l為第l個安全傳輸斷面的當前時刻t的有功功率，M_int為安全傳輸斷面的編號集合，S_kl為大電網(wǎng)中第k臺火力發(fā)電機對第l個安全傳輸斷面的負荷平衡靈敏度，S_il為大電網(wǎng)中第i個風電場對第l個安全傳輸斷面的負荷平衡靈敏度，ΔP_k為大電網(wǎng)中第k臺火力發(fā)電機的有功功率調(diào)整量下限，為第j個風電場在當前時刻t的有功功率受限量；

上述第k臺火力發(fā)電機的有功功率調(diào)整量下限為：

ΔP_k＝min(P_k，min-P_k，ΔP_kdn)

上式中，P_k，min為第k臺火力發(fā)電機的有功功率下限，P_k為第k臺火力發(fā)電機的有功功率，ΔP_kdn為第k臺火力發(fā)電機在一分鐘內(nèi)的有功功率向下調(diào)節(jié)量的最大值；

(4)求解在風電受限狀態(tài)下的大電網(wǎng)實時控制模型，具體過程如下：

(4-1)大電網(wǎng)控制中心從風電場實時獲取風電場中每臺風力發(fā)電機組的受限狀態(tài)及其有功功率，得到每個風電場的有功功率受限量設(shè)定一個受限量閾值ε，若則計算大電網(wǎng)中每臺實時控制火力發(fā)電機的有功功率下調(diào)量ΔP_k，并進行步驟(4-2)；若則大電網(wǎng)控制中心將每個風電場在下一時刻的最大有功功率預(yù)測值作為有功功率計劃，下發(fā)給每個風電場；

(4-2)大電網(wǎng)控制中心計算大電網(wǎng)中所有實時控制火力發(fā)電機的負荷平衡靈敏度矩陣：

S*=S+SΔBeTΣkΔBk]]>

上式中，S為原始靈敏度矩陣，ΔB為由節(jié)點負荷變化量組成的列矢量，e為全部元素為1的列矢量。

(4-3)大電網(wǎng)控制中心將大電網(wǎng)每臺火力發(fā)電機的煤耗系數(shù)按照從小到大的順序依次排列，形成火力發(fā)電機組煤耗系數(shù)排序表；

(4-4)將第一臺火力發(fā)電機的編號記為k，將該火力發(fā)電機與第一個風電場組成一個調(diào)節(jié)對，并將第一個風電場的編號記為i，第k臺火力發(fā)電機的有功功率調(diào)節(jié)量為其中為保證每個安全傳輸斷面的傳輸功率不越限的火力發(fā)電機組的有功功率最大向下調(diào)節(jié)量，由下式計算得到：

ΔPtie‾=maxl∈Mint{min{Tl-T‾l,T‾l-Tl}|Skl-Sil|}]]>

上式中，T_l為第l個安全傳輸斷面的當前時刻t的有功功率，為第l個安全傳輸斷面的有功功率上限值，T_l為第l個大電網(wǎng)中運行人員設(shè)定傳輸線路的集合即安全傳輸斷面的有功功率下限值，S_kl為大電網(wǎng)中第k臺火力發(fā)電機對第l個安全傳輸斷面的負荷平衡靈敏度，S_il為大電網(wǎng)中第i個風電場對第l個安全傳輸斷面的負荷平衡靈敏度。

(4-5)將第k臺火力發(fā)電機組與第i+1個風電場組成一個新的調(diào)節(jié)對，按照步驟(4-4)進行計算，得到第k臺火力發(fā)電機的一個新的有功功率調(diào)節(jié)量，依次類推，計算得到第k臺火力發(fā)電機的有功功率調(diào)節(jié)量的累計值，當?shù)趉臺火力發(fā)電機組的有功功率調(diào)節(jié)量累計達到第k臺火力發(fā)電機的下調(diào)容量值ΔP_k時，選擇發(fā)電機組煤耗系數(shù)排序表中的下一臺即第k+1臺火力發(fā)電機組，并將該臺火力發(fā)電機組與第i個風電場組成一個新的調(diào)節(jié)對，重復步驟(4-5)進行調(diào)節(jié)；

(4-6)遍歷所有處于風電受限狀態(tài)的風電場或所有實時控制火力發(fā)電機組之后，大電網(wǎng)控制中心向火力發(fā)電廠下發(fā)所有實時控制火力發(fā)電機的有功功率向下調(diào)節(jié)量，并向每個風電場下發(fā)風電場有功功率的向上調(diào)節(jié)量，得到每個風電場的有功功率。