风电场群汇集系统的有功功率调节方法
【专利摘要】本发明提供了一种风电场群汇集系统的有功功率调节方法，该风电场群汇集系统包括多个外送断面，外送断面包括多个风电场，该有功功率调节方法包括：步骤a：在第t个指令周期内，获取风电场群汇集系统的基本参数；步骤b：根据基本参数及各外送断面所处的区间计算并调节各风电场在第t+1个指令周期的出力指令值；步骤c：将出力指令值下发至各风电场；步骤d：判断第t个指令周期是否结束，如果是，将t更新为t+1，并返回执行步骤a～步骤d，直至风电场群汇集系统的工作周期结束。通过本发明，能够针对集群风电场接入电网不同断面的实际情况进行计算和调节，从而在控制断面潮流的基础上尽可能多地接纳风电，以实现断面传输容量的最大化利用。
【专利说明】风电场群汇集系统的有功功率调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明关于电场运行控制技术，具体地，是关于一种风电场群汇集系统的有功功 率调节方法。
【背景技术】
[0002] 受风资源分布条件的限制，大规模集中式开发是目前风电开发采取的主要形式。 由大量风电场构成的风电场群经过不同电压等级的外送通道上送至主网，再输送至负荷中 心进行消纳，但由于外送断面输电容量的限制，外送断面下的风电场往往长期限电，弃风现 象严重。根据多重嵌套断面约束的特点对风电场进行有功功率调节，不但是提高风电接纳 水平的重要措施，也是投入风电的自动发电控制（AGC,AutomaticGenerationControl)必 须解决的问题。
[0003] 含风电场的优化潮流与经济调度是风电有功功率调节的基础，现在常用的风电有 功功率调节主要分为以下几种：
[0004] 1.在传统经济调度模型中加入风电场的建模过程和求解方法；
[0005] 2.将风电作为一类受控电源，纳入AGC中进行有功控制，建立三层控制模型，考虑 了电网调峰、风电场爬坡率等的安全约束；
[0006] 3.针对处于受限状态的风电场提出实时控制模型和算法，以最大限度地降低弃风 电量；
[0007] 4.计入电网断面和调峰调频约束，计算风电场有功出力安全区并安排发电计划。
[0008] 然而，已有的各种调节方法仅将风电作为一类电源统一考虑，约束条件通常也仅 考虑单一的网络安全约束，忽视了大规模集群风电接入电网不同断面的特点，对含有多重 嵌套断面约束的风电有功功率调节方法更未涉及。
【发明内容】
[0009] 本发明实施例的主要目的在于提供一种风电场群汇集系统的有功功率调节方法， 对风电场通过多重受限断面送出的特点，提出基于断面裕度区间的有功功率调节方法，以 实现断面传输容量的最大化利用。
[0010] 为了实现上述目的，本发明实施例提供一种风电场群汇集系统的有功功率调节方 法，该风电场群汇集系统包括多个外送断面，所述外送断面包括多个风电场，该有功功率调 节方法包括：步骤a:在第t个指令周期内，获取所述风电场群汇集系统的基本参数；步骤 b:根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个 指令周期的出力指令值；步骤c:将所述出力指令值下发至各所述风电场；步骤d:判断第t 个指令周期是否结束，如果是，将t更新为t+1，并返回执行步骤a?步骤d，直至所述风电 场群汇集系统的工作周期结束。
[0011] 在一实施例中，上述的基本参数包括：各所述外送断面的总目标出力值、各所述外 送断面的断面极限值、各所述风电场在当前指令周期的实际出力值。
[0012] 在一实施例中，上述风电场分为投控风电场及未投控风电场，所述的投控风电场 投入自动发电控制系统，所述的未投控风电场未投入自动发电控制系统；所述投控风电场 的投控总目标出力值为：
【权利要求】
1. 一种风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述的风电场群汇集系 统包括多个外送断面，所述外送断面包括多个风电场，所述的有功功率调节方法包括： 步骤a :在第t个指令周期内，获取所述风电场群汇集系统的基本参数； 步骤b :根据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在 第t+1个指令周期的出力指令值； 步骤c :将所述出力指令值下发至各所述风电场； 步骤d :判断第t个指令周期是否结束，如果是，将t更新为t+1，并返回执行步骤a? 步骤d，直至所述风电场群汇集系统的工作周期结束。
2. 根据权利要求1所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述 的基本参数包括： 各所述外送断面的总目标出力值、各所述外送断面的断面极限值、各所述风电场在当 前指令周期的实际出力值。
3. 根据权利要求2所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述 风电场分为投控风电场及未投控风电场，所述的投控风电场投入自动发电控制系统，所述 的未投控风电场未投入自动发电控制系统； 所述投控风电场的投控总目标出力值为：
其中，为所述投入自动发电控制系统的风电场在第t+1个指令周期内的投控总目 标出力值，为所有风电场在第t+l个指令周期内的总目标出力值；为第i个风电场 在第t个指令周期内的出力指令值，对于未投入自动发电控制系统的风电场，nw为未投入自动发电控制系统的风电场集合。
4. 根据权利要求3所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所述 外送断面为多重嵌套断面，从第j层外送断面由下向上，逐层根据各所述外送断面所处的 区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周期的出力指令值； 将第j+1层外送断面的剩余裕度值作为第j+1层外送断面的总目标出力值，所述剩余 裕度值等于所述第j+1层外送断面的所述断面极限值减去所述第j层外送断面中各所述风 电场的实际出力值之和的差值； 其中，j为正整数。
5. 根据权利要求4所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当所 述第j层外送断面中至少一所述风电场停止工作时，所述第j层外送断面中正常工作的所 述风电场与所述第j+1层外送断面的所述风电场一并根据所述第j+1层外送断面的断面极 限值计算所述第j层外送断面中正常工作的风电场及第j+1层外送断面中的风电场在第 t+1个指令周期的出力指令值。
6. 根据权利要求5所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，在根 据各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令 周期的出力指令值之前，所述的有功功率调节方法还包括： 判断各所述投控风电场是否具备上调能力，并分为具上调能力风电场及不具备上调能 力风电场。
7. 根据权利要求6所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，判断 各所述投控风电场是否具备上调能力，包括： 判断在所述第t个指令周期中，所述投控风电场的实际出力值与出力指令值的差值的 绝对值是否小于一预设阈值，如果是，则所述投控风电场为具备上调能力风电场；否则，所 述投控风电场为不具备上调能力风电场。
8. 根据权利要求6所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，根据 各所述外送断面所处的区间及所述基本参数计算并调节各所述风电场在第t+1个指令周 期的出力指令值包括： 根据各所述外送断面在第t个指令周期的有功出力值与所述断面极限值判断各所述 外送断面所处的区间； 根据所述基本参数及所述区间计算所述的出力指令值； 其中，所述的有功出力值等于所述外送断面中各个投控风电场的实际出力值之和，所 述的区间包括：安全区、预警区及越限区。
9. 根据权利要求8所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当所 述有功出力值小于所述断面极限值的90%时，所述的外送断面处于所述的安全区； 当所述有功出力值大于或等于所述断面极限值的90%、小于所述断面极限值的95% 时，所述的外送断面处于所述的预警区； 当所述有功出力值大于或等于所述断面极限值的95%时，所述的外送断面处于所述的 极限区。
10. 根据权利要求9所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当所 述的外送断面处于所述安全区时，通过以下公式计算所述出力指令值： ， 其中，a为出力指令增加系数if为第k个外送断面在第t个指令周 期内的所述有功出力值，为第k个外送断面在第t个指令周期内的所述投控总目标出力 值，为第i个投控风电场在第t个指令周期内的出力指令值；cl为第i个投控风电场 在第t+1个指令周期内的出力指令值；
其中，为第k个外送断面在第t+1个指令周期内的投控总目标出力值， d =〇.95xPSm，Plim为所述的断面极限值，N为所述外送断面中所有风电场的集合。
11. 根据权利要求10所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当 所述的外送断面处于所述预警区时，通过以下公式调节所述出力指令值： 对于所述的不具备上调能力风电场，所述不具备上调能力风电场在第t+1个指令周期 的出力指令值为：
其中，为第i个投控风电场在第t个指令周期内的实际出力值，Nb为所述不具备上 调能力风电场的集合； 对于所述的具备上调能力风电场，进一步判断所述具备上调能力风电场是否为故意超 指标发电，如果是，则故意超指标发电的所述具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的 出力指令值为： P；t,=P；f i^Nc ， 9 其中，N。为故意超指标发电的所述具备上调能力风电场的集合； 否则，未故意超指标发电的所述具备上调能力风电场在第t+1个指令周期的出力指令 值为：
其中，第k个外送断面的投控总目标出力值^=〇.95><4, plimS所述第k个外送 断面的断面极限值，Ns为未故意超指标发电的所述具备上调能力风电场的集合，且N = Nb U N。U Ns。
12. 根据权利要求11所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，在 第t个指令周期中，当所述具备上调能力风电场的实际出力值与出力指令值的差值大于或 等于一预设标准值时，所述具备上调能力风电场为故意超指标发电。
13. 根据权利要求11所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，当 所述的外送断面处于所述超限区时，进行强制触发计算，调节各所述风电场在第t+1个指 令周期的出力指令值，并将t更新为t+1，返回执行步骤a?步骤d，直至所述风电场群汇集 系统的整个工作周期结束。
14. 根据权利要求13所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所 述的强制触发计算包括： 判断所述投控风电场是否为故意超指标发电，如果是，则故意超指标发电的所述投控 风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为： pi~i - 1 U+\ r'1 ij J 式中P为常数，且P G (〇, 1); 否则，未故意超指标发电的所述投控风电场在第t+1个指令周期的出力指令值为：
其中，第k个外送断面的投控总目标出力值A% ，Plim为所述第k个外送断面 的断面极限值。
15. 根据权利要求14所述的风电场群汇集系统的有功功率调节方法，其特征在于，所 述的有功功率调节方法还包括： 如果各个所述外送断面并未处于所述的越限区，则返回继续判断所述第t个指令周期 是否结束。
【文档编号】H02J3/46GK104348190SQ201410584747
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】王靖然, 施贵荣, 马锁明, 王玉林, 杨志刚, 崔慧军, 崔正湃, 刘晓敏, 李膨源, 孙荣富, 王若阳 申请人:国家电网公司, 国网冀北电力有限公司