[發明專利]風電場有功功率優化分配控制方法

有效

• 申請號: 202011093282.6
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112234616B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 陳虎;王仕林;劉龍輝;孫魯康
• 申請（專利權）人: 青島百恒新能源技術有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;H02J3/48
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 陳磊

本發明所述的風電場有功功率優化分配控制方法，提出一種基于機組疲勞載荷靈敏度而實施風電場有功功率優化分配的控制方法，針對形成機組疲勞載荷的傳動系載荷和塔架結構載荷分別提出改進型靈敏度模型。以期提高機組疲勞載荷分析精度與有效性，實現兼顧跟蹤電網調度指令與有效減輕風電場疲勞載荷的設計目的。機組疲勞載荷靈敏度模型包括因低速軸扭轉引起的傳動系載荷、以及因塔架偏轉引起的塔筒結構載荷；基于機組疲勞載荷靈敏度模型的風電場有功功率優化分配目標函數如下式表示，式中，P_i為第i號機組發出的電功率，η為疲勞載荷權重因子，旨在調節功率偏差與疲勞載荷在優化過程中的權重；ξ為機組塔筒彎矩疲勞載荷加權因子以調節兩種疲勞載荷在優化過程中的權重。

技術領域

本發明涉及一種基于機組疲勞載荷靈敏度進行有功功率優化分配的控制方法，屬于風電場設計領域。

背景技術

伴隨國內外風力發電技術與風電占有率的不斷提高，風力發電系統的不確定性對于電網功率平衡與安全運行也帶來了更為嚴峻的技術挑戰。

對于有功功率來說，風電場應能夠跟蹤電網調度指令，當電網所需功率低于其最大可用功率時，風電場將限制機組發電量并以降額模式運行，此時，如何實現機組之間有功分配顯得非常重要。傳統風電場的有功分配方法僅考慮跟蹤電網功率參考值，根據機組可用功率比例分配各臺機組功率，不考慮機組受動態應力產生的疲勞載荷對機組壽命的影響。

如在先公開以下內容的國內專利申請，申請號CN201910836163.6，名稱為考慮機組疲勞載荷的風電場有功功率分配方法，其方案包括：1)第一層是風電集群分配層，該風電集群分配層利用各個風電場風速預測信息計算可發功率，按每個風電場計算的可發功率值之間的比例將集群有功參考值分配到風電場分配層；2)第二層是風電場分配層，是將第一層中接收到的集群有功參考值按照聚類分析的結果，采用優先排序法分配給不同類機組；3)第三層是機組分配層，將各類機組接收到的有功參考值分配到各臺機組。本發明很好的解決了以往所存在的問題，降低高滲透率風電對電網的沖擊，在不影響甚至減少機組疲勞載荷的情況下，加強了風電集群內部的協調配合并提高出力。

上述在先申請專利雖然提出從機組疲勞載荷角度考慮提出有功功率分配方案，但解決問題的步驟中缺少分配模塊按有功參考值優先排序分配不同類機組的目標函數模型，對于分配依據的計算較不準確而相應地制約了有功功率分配針對性，降低了風電場整體功率分配有效性。另一方面，對形成機組疲勞載荷的因素考慮還不具直接與針對性，因此無法真正兼顧跟蹤電網調度指令和有效地減輕風電場疲勞載荷。現有有功分配方法缺少延長風電場使用壽命的參考應用價值。

有鑒于此，特提出本專利申請。

發明內容

本發明所述的風電場有功功率優化分配控制方法，其設計目的在于解決上述現有技術問題而提供一種基于機組疲勞載荷靈敏度而實施風電場有功功率優化分配的控制方法，針對形成機組疲勞載荷的傳動系載荷和塔架結構載荷分別提出改進型靈敏度模型。以期提高機組疲勞載荷分析精度與有效性，實現兼顧跟蹤電網調度指令與有效減輕風電場疲勞載荷的設計目的。

為實現上述設計目的，所述風電場有功功率優化分配控制方法，提出機組疲勞載荷靈敏度模型包括因低速軸扭轉引起的傳動系載荷、以及因塔架偏轉引起的塔筒結構載荷；基于機組疲勞載荷靈敏度模型的風電場有功功率優化分配目標函數如下式表示，

式中，P_i為第i號機組發出的電功率，η為疲勞載荷權重因子，旨在調節功率偏差與疲勞載荷在優化過程中的權重；ξ為機組塔筒彎矩疲勞載荷加權因子以調節兩種疲勞載荷在優化過程中的權重。

進一步地，所述低速軸扭矩疲勞載荷靈敏度模型如下式所示，

式中，為第i號機組低速軸扭矩波動，第i號機組風機功率參考值波動，和為第i號機組低速軸扭矩疲勞載荷靈敏度的計算參數。