[發(fā)明專利]一種基于風(fēng)電場能量管理系統(tǒng)的功率控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410711981.0
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN105634017B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高翔;胡凱凱;郭銳;張家友;白臣;夏相春;李克成;張海洋
• 申請（專利權(quán)）人: 南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/18
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

一種基于風(fēng)電場能量管理系統(tǒng)的功率控制方法，其中有功功率控制的過程為：(1)計算風(fēng)電場總輸出功率與目標(biāo)功率指令的差值；(2)如目標(biāo)功率指令大于風(fēng)場額定功率，為每臺風(fēng)機(jī)分配額定功率；(3)如目標(biāo)功率指令大于當(dāng)前輸出功率，不做功率分配；(4)若目標(biāo)功率指令小于輸出功率，將控制比值乘以當(dāng)前各臺風(fēng)機(jī)的實時輸出功率分配給風(fēng)機(jī)；無功功率控制的過程為：(1)計算最大的感性無功功率和最大的容性無功功率；(2)計算無功指令與最大無功的比值x，并計算實時無功能力；(3)將比值X乘以風(fēng)機(jī)實時無功能力值，作為指令分配給風(fēng)機(jī)。本發(fā)明具有原理簡單、通用性好、能夠有效的對風(fēng)機(jī)功率輸出進(jìn)行平穩(wěn)、最大化控制等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，特指一種基于風(fēng)電場能量管理系統(tǒng)的功率控制方法。

背景技術(shù)

我國的風(fēng)資源基本集中在北部地區(qū)(東北、華北、西北)，風(fēng)速變化快，風(fēng)機(jī)功率輸出不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)功率輸出大幅度變化的情況，對于功率的控制難度較大，難以保證控制的速率、精度和準(zhǔn)確率，使得風(fēng)電場的功率輸出對電網(wǎng)沖擊較大，也容易出現(xiàn)因為過度的功率控制導(dǎo)致風(fēng)機(jī)報錯停機(jī)。

為了解決以上問題，需要對現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)能量管理系統(tǒng)的功率控制方法進(jìn)行改進(jìn)。目前，傳統(tǒng)的方式均需要計算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功能力或無功功率，如有從業(yè)者提出的風(fēng)力發(fā)電機(jī)有功功率、無功功率分配的控制方法，其過程為：(1)采集風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)；(2)計算風(fēng)場實時有功功率、無功功率、風(fēng)速，計算每臺風(fēng)機(jī)可以分配的最大功率值；(3)與目標(biāo)指令功率進(jìn)行比較，將風(fēng)機(jī)人為分成需停機(jī)風(fēng)機(jī)、需減功率風(fēng)機(jī)、需增功率風(fēng)機(jī)等類型；(4)通過計算得出每臺風(fēng)機(jī)精確的功率控制值，并分配到風(fēng)機(jī)。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和反饋數(shù)據(jù)顯示，上述的傳統(tǒng)方式主要有以下不足：

1、風(fēng)機(jī)風(fēng)速變化頻繁導(dǎo)致風(fēng)機(jī)功率輸出能力變化較快，功率控制困難，容易出現(xiàn)超出目標(biāo)功率輸出的現(xiàn)象，且難以實現(xiàn)在目標(biāo)功率的控制范圍內(nèi)，最大化的控制風(fēng)機(jī)輸出功率。

2、因為需要對每臺風(fēng)機(jī)的有功功率能力、無功功率能力進(jìn)行復(fù)雜運算，過于復(fù)雜的算法運算會導(dǎo)致控制軟件反應(yīng)緩慢，風(fēng)機(jī)功率控制速度變慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡單、通用性好、能夠有效的對風(fēng)機(jī)功率輸出進(jìn)行平穩(wěn)、最大化控制的基于風(fēng)電場能量管理系統(tǒng)的功率控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于風(fēng)電場能量管理系統(tǒng)的功率控制方法，包括：有功功率控制和無功功率控制；

所述有功功率控制的過程為：(1)獲取功率控制目標(biāo)功率指令，計算風(fēng)電場總輸出功率與目標(biāo)功率指令的差值；(2)如目標(biāo)功率指令大于風(fēng)場額定功率，則為每臺風(fēng)機(jī)分配額定功率，完成分配；(3)如目標(biāo)功率指令大于當(dāng)前輸出功率，則不做功率分配，任由風(fēng)機(jī)自由發(fā)電；(4)若目標(biāo)功率指令小于輸出功率，則計算目標(biāo)功率指令與輸出功率的比例，得出一個控制比值；然后，將上述得到的控制比值乘以當(dāng)前各臺風(fēng)機(jī)的實時輸出功率，分配給風(fēng)機(jī)，完成功率控制；

所述無功功率控制的過程為：(1)根據(jù)當(dāng)前風(fēng)電場的實時有功輸出功率以及風(fēng)機(jī)固有的功率因數(shù)，計算出其最大的感性無功功率和最大的容性無功功率；(2)計算無功指令與最大無功的比值x，并根據(jù)每臺風(fēng)機(jī)的實時有功功率計算實時無功能力；(3)將比值X乘以風(fēng)機(jī)實時無功能力值，作為指令分配給風(fēng)機(jī)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：根據(jù)風(fēng)機(jī)實時運行狀態(tài)，將風(fēng)機(jī)分為幾類：

I類風(fēng)機(jī)：特殊狀態(tài)風(fēng)機(jī)，超溫或人為非服務(wù)模式下限功；

II類風(fēng)機(jī)：輸出功率小于等于最低限定值；

III類風(fēng)機(jī)：輸出功率低于有功功率給定值；

IV類風(fēng)機(jī)：輸出功率近似等于有功功率給定值；