专利名称：一种风电场限电控制方法
技术领域：
本发明属于电力系统风力发电技术领域，尤其涉及一种风电场限电控制方法。
背景技术：
风电具有间歇性、波动性和随机性，不能提供稳定的发电功率，其并网发电给电网的安全稳定运行带来了一定的冲击和挑战。为了保证电网的安全稳定，调度人员往往需要在运行控制中留有较大的安全裕度。然而，随着风电大规模的集中开发并网，仅仅通过电网调节将愈加困难。此外，国家电网公司发布的《风电场接入电网技术规定》指出“风电场应具备有功功率调节能力，能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。”因此，如何主动对风电场的有功出力进行控制，改变现有风电场类似负荷的工作模式，优化利用风能资源，促进我国电网风电接纳能力的提高，是电网和风电场调度人员都十分关心的课题。 其中，风电场限电控制是当前风力发电的主要问题。风电场限电控制一般是通过启停风电机组或者风机控制系统的调节来实现的。由于风电机组为机械设备，频繁启停风电机组对风电机组寿命影响非常大，不仅增加了风电机组的磨损及运行费用，而且受技术水平限制，风电场的调节响应速率也有一定的限制。相比较而言，通过调节风电机组控制系统来进行出力限制使出力在可控范围内，而且能够较快地响应控制信号。因此，风电场通过风电机组控制系统调节的方式进行限电控制，有利于达到减小切机数量、避免机组频繁起停和优化风电场运行的目的。此外，目前有关风电场的出力控制大多是按容量或出力预测比例分配，而很少从电网调度要求以及机组的实时运行状态方面进行考虑，也没有形成一种完备的风电场层功率自动控制方法。
发明内容
针对背景技术中描述的风电场限电控制一般的方法是通过启停风电机组或者风机控制系统的调节来实现，因此，对风电机组寿命影响非常大，还增加了风电机组的磨损及运行费用，而且受技术水平限制，风电场的调节响应速率也有一定的限制。本发明提出了一种风电场限电控制方法。一种风电场限电控制方法，其特征包括下列步骤步骤I :设计确定与风电机组控制相关的参量；步骤2 :设计风电机组调节性能指标的计算方案；步骤3 :建立风电场内风电机组限电序列，确定风电场场内风电机组限电控制时的出力容量分配。步骤I中，风电机组调节性能参量确定I)调节容量定义风电机组调节容量为在不影响运行的前提下风电机组控制系统通过主动调节能够达到的最大降出力值。
在确定调节容量的过程中，考虑风电机组控制系统转速控制与桨距角控制在主动限出力控制时效果不一致的问题，本发明基于风机本身运行曲线进行分析，根据风机转速控制的实际情况，在限出力控制中适当改变风电机组运行曲线，确定多个转速恒定区段，在实现准确确定调节容量的同时扩大调节容量范围。根据风电机组的运行曲线，机组i的调节容量Si可以表示为Si = P0 -max(P1,P2)(I)其中，P0为控制初始风电机组i输出有功功率值，P1为通过风电机组控制系统控制机组i能够达到的理论最小出力值，P2为风电机组i正常运行最小允许技术出力值。2)调节速率定义风电机组调节速率为反映风电机组运行在额定功率时在一定时间内响应控制信号的功率变化情况。该指标主要与风电机组桨距角最大动作速率相关，其值可在机组 调试期间试验测定或由机组供应商提供。设机组i在一定时间At内响应出力控制信号的变化，其出力变化APi,则机组i的调节速率Vi为= Af;/At(JJ3)响应时间定义风电机组的响应时间是指是指从风电机组接收到控制指令到机组产生实际动作之间的时间。风电机组的响应时间可由机组调试期间试验测定或由机组供应商提供。步骤2中，基于电力系统调度控制要求与归一化方法，设计风电机组调节性能指标的计算方案，风电机组i的调节性能指标可由式(3)确定Ki = aKSi + bK r_ + cK τ(3)其中，KSj、Kyi和分别为机组i调节容量、调节速率和响应时间的指数；a、b、c为各指数的权重系数,且a+b+c=l。基于归一化原理，参考电力系统调度控制要求，根据风电场风机调节容量、调节速率以及响应时间各参量的实际情况，可设定当各参量达到控制要求基准值时，各参量的指数为I. 0，并以此为标准，当各参量高于或低于此水平时，其指数作相应调整。I)调节容量指数的确定当风电机组调节容量达到额定容量SNi的第一设定比例时，设定调节容量指数KSi为I. O ;在此基础上，调节容量指数的计算公式为Ks =1.0 + (Si / Sm - x%)* m(4)其中，X为第一设定比例，m为与调节容量偏移量有关的系数。2)调节速率指数的确定
当机组每秒平均调节容量S,丨合好等于额定容量SNi的第二设定比例时，设定Kyi =1.0，在此基础上，调节速率指数&的计算公式为
权利要求
1.一种风电场限电控制方法，其特征在于，包括下列步骤 步骤I :确定与风电机组控制相关的参量； 步骤2 :设计风电机组调节性能指标的计算方案； 步骤3 :建立风电场内风电机组限电序列，确定风电场场内风电机组限电控制时的出力容量分配。
2.根据权利要求I所述的一种风电场限电控制方法，其特征在于，所述风电机组控制相关的参量包括调节容量、调节速率和响应时间；各个参量的确定过程为 1)调节容量 根据风电机组的运行曲线，机组i的调节容量Si可以表示为S = P0- max(P丨，P2)(I) 其中，P0为控制初始风电机组i输出有功功率值，P1为通过风电机组控制系统控制机组i能够达到的理论最小出力值，P2为风电机组i正常运行最小允许技术出力值； 2)调节速率参量 设机组i在一定时间At内响应出力控制信号的变化，其出力变化Λ Pi,则机组i的调节速率Vi为
3.根据权利要求I所述的一种风电场限电控制方法，其特征在于，设计风电机组调节性能指标的计算方案，风电机组i的调节性能指标可由式(3)得到
4.根据权利要求I所述的一种风电场限电控制方法，特征在于，所述风电场内风电机组限电序列的建立，并实现限电控制的步骤为 步骤①根据风电机组上传的运行信息确定可调风电机组，并计算可调风电机组调节性能指标； 步骤②按指标大小自动排列风电机组控制顺序，初步生成风电机组限电序列； 步骤③考虑风电机组的特性，设定判定条件IKi-KjI ( ε I I1-PjlI,其中I、βη、Kj, β ,,分别为机组i、j的调节性能指标与控制初始桨距角大小，ε为平衡系数；控制系统比较风电机组限电序列中各机组参数，调整符合判定条件且初始桨距角较小的风电机组序号，使其优先进行控制；设KiXp β η< β μ且满足判定条件，因此，机组j将需要向前移至机组i前； 步骤④风电场控制系统更新风电场机组限电序列，生成风电场限电控制机组执行序列并根据该序列以及控制要求依次选择风电机组参与控制。
全文摘要
本发明公开了电力系统风力发电技术领域的一种风电场限电控制方法。其技术方案是基于风电场的出力特性以及风电机组的控制原理，参考常规机组实时调度方案，1、设计确定与风电机组控制相关的参量；2、基于电力系统调度控制要求与归一化方法，设计风电机组调节性能指标的计算方案；3、基于电力系统机组组合优先顺序法的基本原理，以风电机组特性与调节性能指标为依据，建立风电场内风电机组限电序列，从而合理确定风电场场内风电机组限电控制时的出力容量分配。
文档编号H02J3/46GK102820676SQ201210295559
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者林俐, 谢永俊, 贾林莉, 朱晨宸, 赵会龙, 丁魁, 兰涛 申请人:华北电力大学