[發明專利]風電場自動發電控制系統測試平臺

有效

• 申請號: 201710033678.3
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106774276B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 許昌;許帥;韓星星;王欣;楊杰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 竇賢宇

本發明公開了一種風電場自動發電控制系統測試平臺，包括風功率預測測試子系統、風電場優化調度子系統、風電場全過程仿真子系統和數據庫通訊子系統；其中，風功率預測測試子系統包括數據庫模塊、風功率預測算法與數據庫數據交換端口模塊、風功率預測算法設置模塊和預測結果顯示分析模塊，使風功率預測算法模塊與該子系統連接后可得到風功率預測測試結果。本仿真平臺綜合了風功率預測系統、風電場優化調度系統、風電場仿真系統，并加入了限功率控制方法，實現了風電場自動發電控制模擬仿真，可以演示任何工況下各臺風機的狀態參數和演變過程，同時實時演示每臺風機的功率、電流、電壓、轉速、槳距角、轉矩、葉片扭矩等物理量的變化情況。

技術領域

本發明涉及對具有典型風電機組的風電場系統建模和優化控制技術，基于機組級風功率預測和風電場級優化調度方法，模擬風電場場自動發電控制過程，屬于能源動力和電氣控制交叉的新能源發電領域內容。

背景技術

能源和環境問題已成為當今世界人類面臨的首要問題，風能作為可再生能源中最具開發潛力的能源形式，引起了各國政府的高度重視并紛紛加大了對風力發電的投資力度，風電產業在世界范圍內迅速發展。

近年來，風電產業的迅速發展，風電場的裝機比例大幅增多，風電滲透率不斷增加。但由于風能資源的間歇性和不確定性，以及風力發電的反調峰特性，大規模風電并網對電網電能質量造成一定影響。同時，我國電力需求放緩、風電本地消納不足。以及部分地區配套電網建設與風電建設不協調等原因，使得棄風限電現象嚴重。根據國家能源局發布的2015風電產業發展情況，2015年風電新增裝機容量達3297萬千瓦，創歷史新高，但平均利用小時數同比下降，棄風限電形勢加劇，全年棄風電量339億千瓦時，平均棄風率達15％，其中內蒙古、甘肅、新疆等地棄風現象尤為嚴重。

當前，如何提高電網的風電滲透率以及減少棄風是我國風電行業面臨的主要問題，解決途徑主要從兩方面入手：一是要增強電網調峰調頻能力；二是要著力于改善風電質量，增強風電的可調性和可控性。國內外不少學者對含風電場的電力系統有功功率控制問題進行了研究，但普遍是以整個風電場或風電場群作為調控對象，在風電場并網運行后電網不干涉風電出力，通過調節常規能源機組、預留旋轉備用容量、增加風電場儲能設備等方式來平衡風電場的出力波動。這些方法沒有考慮到電力系統調峰能力的限制，還會增加額外的經濟投入，降低電力系統運行的經濟性。未來風電在電力需求中的比重將逐漸增大，因此，必須進一步增強風電場的自動發電控制功能，要求風電場能夠像火電、水電一樣，能都根據電網調度指令調整場內機組出力，保證整場輸出功率維持在給定水平，從根本上提高電網的風電接入能力，推進風電規模化發展的進程。

為了實現風電場自動發電控制，國內外學者對風電場內機組優化調度算法展開了研究，但受制于現場測試費用昂貴、安全性無法保證等原因，本發明通過實驗室內搭建的一套以功率預測和風電機組仿真模型為基礎的風電場自動發電控制仿真平臺，可以直觀的觀測風電場內機組的運行參數以輔助風電場內機組優化調度算法的開發，減少運行風險和開發周期。

發明內容

發明目的：針對背景技術分析中現有存在的問題和不足，本發明提供一種風電場自動發電控制系統仿真平臺構建方法，能夠實現實驗室內對風電場內機組優化調度算法的驗算、風功率預算法有效性的判斷和風電場內機組運行狀態的模擬。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種風電場自動發電控制系統測試平臺，包括：

風功率預測測試子系統，包括數據庫模塊、風功率預測算法與數據庫數據交換端口模塊、風功率預測算法設置模塊和預測結果顯示分析模塊，使風功率預測算法模塊與該子系統連接后可得到風功率預測測試結果；

風電場優化調度子系統，包括電網調度指令設置模塊、風功率預測結果讀取模塊、優化調度目標函數設置模塊、優化算法設置模塊和優化結果存儲分析模塊，使優化調度算法模塊能得到仿真結果；