[發明專利]一種提高風電場發電效率的風電場有功功率控制方法

有效

• 申請號: 201210160289.4
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102709939A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 黃越輝;劉德偉;劉純;李鵬;馬爍;許曉艷;付敏;柴海棣;楊碩
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;F03D7/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于新能源發電及接入技術領域，具體涉及一種提高風電場發電效率的風電場有功功率控制方法。

背景技術

自2005年《可再生能源法》頒布以來，我國風電發展迅猛。目前，我國風電并網容量已經超過43GW，并網風電場超過600個。根據國家《可再生能源中長期發展規劃》，2020年，我國風電裝機容量將達到150GW，即，風電將以每年超過10GW的速度持續增長。然而，由于我國風資源豐富地區多在“三北”地區，90%以上的風電以集中開發方式聚集在“三北”地區，且大部分風電場并入電網薄弱的偏遠地區，當地負荷需求有限，需要依靠堅強的網架結構才能實現全部外送。

受我國風電集中式開發、電網建設滯后及電力系統結構的限制，大風時段部分地區風電場出力受限已是普遍現象。由于風力發電能力大小主要取決于風資源大小，單臺風電機組和全場風電出力具有很大波動性，對風電的準確控制不同于常規電源發電的確定可預知控制，風電的準確控制難度較大，一方面需要把握風電變化趨勢及其一定范圍內的波動特性，另一方面需要折中風電控制的經濟性損失，通過協調優化才能達到準確性和經濟性的要求。目前，絕大部分風電場尚未實現有功功率的自動控制，運行人員靠人工切除風機來響應調度端的要求，導致風電機組頻繁啟停，不能緊跟調度機構下發的限值指令，風電場運行效率較低。

雖然國內外的一些學者對風電場有功功率控制策略進行了一定的研究，甚至部分風機廠商已經推出了用于控制自己品牌風機的風電場有功控制系統，但現有的控制策略均以風電場并網點當前有功值與控制目標的差來指導風電場的有功控制，在風機功率分配過程中也采用平均分配的方式，未能充分考慮風電場內各風電機組間發電的空間差異以及控制周期內風電機組有功輸出的波動性。因此，勢必造成發電空間的浪費，影響風電場的發電效率。同時，現有的控制策略都僅應用于所有風電機組均具備功率連續調節能力的風電場，而未考慮大型風電場內包含多種類型風電機組，包括失速型風機，或因某種原因不能參與有功控制的風電機組等情況，因此不利于實際應用。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種提高風電場發電效率的風電場有功功率控制方法。支持風電場內包含失速型風機或因某種原因不能參與有功控制的風電機組的情況，同時充分考慮風電場內各風電機組間的空間差異以及控制周期內風電機組有功輸出的波動性，采用長、短兩種控制周期進行協調控制，合理安排各風電機組的啟停和控制目標，使整個風電場的有功輸出緊跟控制目標值，最大限度地提高風電場的發電效率及風能利用率。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一種提高風電場發電效率的風電場有功功率控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1：測量并存儲風電場并網點有功功率、測風塔的測量數據、風電機組的運行數據；

步驟2：判斷是否執行長控制周期控制、短控制周期控制或二者均不執行，若執行長控制周期控制，則執行步驟3，若執行短控制周期控制則執行步驟4，若二者均不執行則返回步驟1；

步驟3：計算所述風電機組下一長控制周期的最大理論發電功率Pⁱ_max，挑選參與所述短控制周期控制的風電機組，然后計算風電機組啟停狀態和控制目標，將計算結果下發至風電機組主控；

步驟4：判斷風電場有功功率實際值P_total與風電場有功率控制目標值P_aim的差值是否超過控制死區，若是則執行風電機組的有功功率調節，若否則返回步驟1。

所述步驟1中，測風塔的測量數據包括風速、風向、溫度、濕度和氣壓，所述風電機組的運行數據包括有功功率、齒輪箱轉速、風機槳距角和機頭風速。

所述步驟2中，根據所述風電場有功率控制目標值P_aim變化情況、風電場并網點的有功功率和計時器的更新情況判斷是否執行長控制周期控制、短控制周期控制或二者均不執行。

所述步驟3包括以下步驟：

步驟3-1：根據所存儲風電場和風電機組運行參數計算所述風電機組下一長控制周期的最大理論發電功率Pⁱ_max；