[發(fā)明專利]一種大型風(fēng)電機(jī)組在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的運(yùn)行控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310097711.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN103138294A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周志超;許偉;潘磊;張啟應(yīng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/46
• 分類號(hào): H02J3/46
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大型風(fēng)電機(jī)組在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的運(yùn)行控制方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能屬于間歇性可再生能源，風(fēng)電出力具有天然的不確定性。風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是指風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)根據(jù)氣象條件、統(tǒng)計(jì)規(guī)律等，提前對(duì)一定運(yùn)行時(shí)間內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電有功功率進(jìn)行分析預(yù)報(bào)，并向電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)提交預(yù)報(bào)結(jié)果，以提高風(fēng)電場(chǎng)與電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行能力。

目前的風(fēng)功率預(yù)測(cè)主要是基于數(shù)值氣象預(yù)報(bào)模型，利用氣象部門提供的數(shù)值氣象預(yù)報(bào)模型，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的天氣情況進(jìn)行預(yù)測(cè)；再結(jié)合其它輸入，建立預(yù)測(cè)模型，將數(shù)值氣象預(yù)報(bào)模型的預(yù)測(cè)值轉(zhuǎn)換成風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出。短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)一般為未來幾天內(nèi)的風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)，時(shí)間分辨率為15min左右。也可基于短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)結(jié)果，或?qū)崟r(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，利用實(shí)時(shí)更新的功率實(shí)況數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)超短期的功率預(yù)報(bào)。

上述風(fēng)功率預(yù)測(cè)功能是促進(jìn)大型集中式風(fēng)電場(chǎng)健康有序發(fā)展，保障電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要技術(shù)手段。在含有風(fēng)力發(fā)電的微電網(wǎng)系統(tǒng)中，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量一般在數(shù)kW至數(shù)百kW,很少有MW級(jí)大型風(fēng)電機(jī)組的應(yīng)用。不管是在并網(wǎng)型微電網(wǎng)還是獨(dú)立運(yùn)行微電網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合中，風(fēng)能滲透率高，均需對(duì)風(fēng)電進(jìn)行合理的限出力功率管理。而對(duì)于含小型風(fēng)電機(jī)組的微電網(wǎng)系統(tǒng)，一般通過切除風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)棄風(fēng)管理。

在含大型風(fēng)電機(jī)組的微電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合中，一般其地理位置分散，風(fēng)場(chǎng)容量較小，或者位置偏遠(yuǎn)，故通過風(fēng)場(chǎng)數(shù)值氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)功率預(yù)測(cè)不具備經(jīng)濟(jì)性和可實(shí)施性；同時(shí)，出于系統(tǒng)安全運(yùn)行約束條件考慮，時(shí)常需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組限功率運(yùn)行，所以不能通過歷史出力數(shù)據(jù)來進(jìn)行短期風(fēng)功率預(yù)測(cè)。當(dāng)然，可通過額外設(shè)置卸荷負(fù)載來被動(dòng)吸收剩余風(fēng)能，但經(jīng)濟(jì)性較差。

由此可見，MW級(jí)大型風(fēng)電機(jī)組在微電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用很少，且現(xiàn)有集中式并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)功率預(yù)測(cè)方法以及現(xiàn)有小型風(fēng)電機(jī)組在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的棄風(fēng)管理方法，在應(yīng)用于含大型風(fēng)電機(jī)組的微電網(wǎng)系統(tǒng)中存在明顯的不足和缺陷，不能照搬引用，因此，如何創(chuàng)設(shè)一種能夠明確區(qū)分風(fēng)電系統(tǒng)實(shí)際出力和潛在出力兩個(gè)概念，無需風(fēng)場(chǎng)數(shù)值氣象數(shù)據(jù)，無需被動(dòng)式卸荷負(fù)載箱，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量的主動(dòng)優(yōu)化管理，顯著提高風(fēng)電利用率，實(shí)施性和經(jīng)濟(jì)性較好的大型風(fēng)電機(jī)組在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的運(yùn)行控制方法，實(shí)屬當(dāng)前研發(fā)的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種大型風(fēng)電機(jī)組在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的運(yùn)行控制方法，基于風(fēng)電機(jī)組自身測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的超短期風(fēng)功率預(yù)測(cè)，使其無需風(fēng)場(chǎng)數(shù)值氣象數(shù)據(jù)，無需被動(dòng)式卸荷負(fù)載箱，而實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)能量的主動(dòng)優(yōu)化管理，提高風(fēng)電利用率，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種大型風(fēng)電機(jī)組在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的運(yùn)行控制方法，包括以下步驟：A、采集本調(diào)度周期內(nèi)的實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)；B、根據(jù)步驟A所采集的實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，結(jié)合風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際功率曲線，得到超短期風(fēng)功率預(yù)測(cè)值P_{t,avg_wind}，進(jìn)而確定下一調(diào)度周期內(nèi)的風(fēng)功率范圍；C、根據(jù)超短期風(fēng)功率預(yù)測(cè)值，結(jié)合實(shí)時(shí)負(fù)荷需求、其它分布式電源出力情況以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化控制管理策略，確定下一調(diào)度周期內(nèi)微電網(wǎng)系統(tǒng)能接受的風(fēng)功率優(yōu)化值P_{t+1,sys_wind}；D、在下一調(diào)度周期微電網(wǎng)系統(tǒng)能接受的風(fēng)功率范圍內(nèi)，將滿足運(yùn)行約束條件的最大可用風(fēng)電出力值作為下一調(diào)度周期出力指令P_{t+1,set_wind}并發(fā)送給風(fēng)電機(jī)組。

所述步驟A中的實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)通過測(cè)風(fēng)塔或風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)測(cè)得。

所述的周期為5分鐘。

所述的其它分布式電源包括柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

所述的步驟C中下一調(diào)度周期內(nèi)微電網(wǎng)系統(tǒng)能接受的風(fēng)功率優(yōu)化值為：

P_{t+1,sys_wind}＝P_{t,avg_load}－P_{base_diesel}－P_{t,avg_BESS}，

其中，P_{t,avg_load}為本周期內(nèi)的負(fù)荷平均功率值；P_{base_diesel}為其它分布式電源的穩(wěn)定運(yùn)行基點(diǎn)功率；P_{t,avg_BESS}為儲(chǔ)能系統(tǒng)在本調(diào)度周期內(nèi)的平均功率，放電為正，充電為負(fù)。

所述的P_{base_diesel}=0.5*P_{rated_diesel}，其中，P_{rated_diesel}為其它分布式電源的額定功率。

所述步驟B中下一調(diào)度周期內(nèi)的風(fēng)功率范圍為