[發(fā)明專利]大規(guī)模高集中風力發(fā)電爬坡的有限度控制系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102780237A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 戚永志;劉玉田
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電爬坡的有限度控制系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種大規(guī)模高集中風力發(fā)電爬坡的有限度控制系統(tǒng)及方法。

背景技術

隨著風電裝機容量的不斷增大，風電并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來的影響日益嚴重，尤其是大規(guī)模高集中的風電接入帶來的問題日益突出，潛在的風電爬坡風險也越來越大。我國目前在建的六大“千萬千瓦級”內(nèi)陸風電基地都分布于三北地區(qū)，三北地區(qū)是冷空氣進入我國的前沿，在冷鋒過境時，在冷鋒后面200km附近將會產(chǎn)生6~10級大風，風速高達10~25米每秒。尤其是接近25米每秒時，由于風機的自身保護設置，風機將會迅速切除，這將導致整個區(qū)域出現(xiàn)較為嚴重的爬坡事件。這類事件將會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生很大的沖擊，給整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來極大的風險，尤其是對處于西北和東北的風電基地，這些地區(qū)電網(wǎng)結構相對薄弱，高集中的風電爬坡對系統(tǒng)的危害更大。

目前隨著風機制造水平的提高，風機有功控制能力不斷提升，風電場也能夠監(jiān)視到風機的各種運行狀態(tài)以及風電場內(nèi)環(huán)境條件的變化，使得風電場的有功控制能力得到了增強，為有限度控制奠定了基礎。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種大規(guī)模高集中風力發(fā)電爬坡的有限度控制系統(tǒng)及方法，它具有在保證風電場和電網(wǎng)安全的前提下，提高風電場和電網(wǎng)的經(jīng)濟性，提高風電并網(wǎng)的友好性，降低風電對電網(wǎng)的不利影響優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種大規(guī)模高集中風力發(fā)電爬坡的有限度控制系統(tǒng)，它包括電網(wǎng)控制中心站，所述電網(wǎng)控制中心站與至少一個風電場控制子站通信，每個風電場控制子站與至少一個風電機組控制單元通信，所述電網(wǎng)控制中心和風電場控制子站通過專用的通信光纜實現(xiàn)通信，所述風電場控制子站和風電機組控制單元通過專用的通信電纜實現(xiàn)通信。

所述電網(wǎng)控制中心站實現(xiàn)風功率預測和爬坡事件預測，監(jiān)視各個風電場當前的運行狀態(tài)，接收各風電場上傳的升出力和降出力申請以及功率調(diào)整偏差信息，在電網(wǎng)的層面上對所有的風電機組進行分類，觸發(fā)不同控制階段的有限度控制方法。

所述風電場控制子站主要實現(xiàn)本風電場的風功率預測，實現(xiàn)風電場風速、氣壓和風向等氣象條件的收集，同時實時采集風電場內(nèi)各風機的電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、槳距角、風輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速等信息；計算當前和未來一段時間的風電場升出力和降出力潛力；實現(xiàn)對本風電場的機組分類，根據(jù)機組分類制定具體的功率調(diào)整計劃，并下發(fā)給各風電機組控制單元；接收各風電機組控制單元上傳的功率調(diào)整偏差，并重新形成各類風機的出力調(diào)整計劃，下發(fā)給風電機組控制單元，直至調(diào)整完成或達到調(diào)整限值；實時監(jiān)測風電場調(diào)度指令的完成情況，并上傳最終的功率偏差給電網(wǎng)控制中心站。

所述風電機組控制單元根據(jù)風機上的風速儀測量當前的風速、風向等信息，測量風機本身的有功功率、無功功率、電壓、電流、頻率、槳距角、風輪轉(zhuǎn)速和發(fā)電機轉(zhuǎn)速等信息，并將測得的數(shù)據(jù)上傳到風電場控制子站；接收風電場控制子站的出力調(diào)整計劃，調(diào)整風機自身的出力大小；上傳風機的升出力和降出力潛力信息給風電場控制子站，上傳功率調(diào)整偏差給風電場控制子站。

基于上述系統(tǒng)的一種大規(guī)模高集中風力發(fā)電爬坡的有限度控制方法，它主要分為三個控制階段即預防控制階段、爬坡控制階段和恢復控制階段，電網(wǎng)控制中心站通過對風機、風電場和風電基地的協(xié)調(diào)控制，使得風電場或風電場群的出力按照給定的出力曲線或變化規(guī)律運行；電網(wǎng)控制中心站結合電網(wǎng)和風電場的運行狀態(tài)，觸發(fā)不同的控制階段，給出風電場的有功調(diào)節(jié)計劃，將具體的有功出力計劃下發(fā)給風電場控制子站，風電場控制子站根據(jù)電網(wǎng)控制中心站給出的有功出力計劃，結合自身情況，制定不同種類風機的出力計劃，并下發(fā)給風電機組控制單元，風電機組控制單元執(zhí)行風電場控制子站下發(fā)的出力計劃。

一種大規(guī)模高集中風力發(fā)電爬坡的有限度控制方法，具體步驟為：

S1：電網(wǎng)控制中心站根據(jù)爬坡預測，確定有限度控制不同階段的起始時間點，在不同的時間點觸發(fā)不同的控制階段，然后根據(jù)預先設置好的爬坡場景確定具體的有限度控制方法；

S2：電網(wǎng)控制中心站根據(jù)當前的電網(wǎng)運行狀態(tài)，計算電網(wǎng)的安全穩(wěn)定裕度，確定電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行允許的風電爬坡規(guī)模、爬坡率信息；電網(wǎng)控制中心站對所有的風機進行機組狀態(tài)分類；

S3：電網(wǎng)控制中心站根據(jù)步驟S1和S2中得到的信息，制定不同風電場的出力計劃，并將出力計劃下發(fā)給風電場控制子站，同時將有限度控制所處的控制階段下發(fā)給風電場控制子站；