大规模风电场有功功率控制策略 苏佳

大规模风电场有功功率控制策略苏佳

发表时间：2018-04-17T11:11:58.780Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：苏佳冯仁军

[导读] 摘要：近年来，随着风电的快速发展和我国独特的大型新能源发电基地集中的电网发展模式，带来了严重的挑战，电力平衡和电网的安全和经济运行，主动输出功率风场的协调控制，提高清洁能源的利用是主要的研究课题风力发电技术。

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摘要：近年来，随着风电的快速发展和我国独特的大型新能源发电基地集中的电网发展模式，带来了严重的挑战，电力平衡和电网的安全和经济运行，主动输出功率风场的协调控制，提高清洁能源的利用是主要的研究课题风力发电技术。

关键词：大规模风电场；有功功率；控制策略

1研究现状及问题

目前，国内外对风力发电机组有功功率优化控制的研究进行了探讨。根据风力发电的猜测数据，提出了小风电场机组调度和有功功率、无功功率分布的求解方法。提出了一种基于拉盖尔函数的非线性猜测控制方案，利用聚类控制器对风电场中的所有风电场进行均匀调节，优化风电场的总产量。提出基于有功功率的实时速度信息分类控制策略，该方法基于风力发电机组运行工况的动态分类和风速实时信息，并根据风力发电机组最大发电容量和工况建立有功功率分配模型。但文献中对风场有功优化控制的研究很少用于投机的功率概念，没有考虑风电场损失和风速的影响，不同规模风电场输出功率等因素对机组的影响，无法完成风电场的高效运行。根据已有的研究成果和存在的问题，本文以风电场产量优化和风电场内部损失为主要政策。建立了考虑上述多种原则的风电场功率优化模型，并对风电场有功功率优化问题进行了探讨。

2有功功率分配策略

2.1风电机组数据处理及核算

根据通信、运行以及风机是否可调和不可调的特点，正常运行、无故障运行、无基准风机的风轮机为可调风机，其他机组为不可调风机。考虑到未来风力发电机组的发电能力，可以降低风机的调节频率，增加风轮机的使用寿命。根据实时风数据和超短期猜测资料，计算了可调风机在下一段时间内的最大有功功率。

（1）

式中，Pi,jfmax为机群i的j飓风电机组在未来一段时间内的最大有功功率，T1为上一个猜测数据的时间与当时时间的差值，T2为超短期猜测数据的时间距离，Pi,jfmax为机群i的第j飓风电机组在当时气候条件下的最大有功功率，Pi,jfmax为机群i的第j飓风电机组鄙人一时间的最大有功功率猜测值。该数据经过低通滤波，滤除了数据中的高频部分，可有用防止高频率风速改变导致的风电机组控制的频频动作。将各机群一切可调风电机组的最大有功功率的总和作为该机群的最大有功功率Pimax，将各机群的最大有功功率的总和作为该风电场的最大有功功率Pmax，核算公式如下：

根据风力机的运行信息，对每一组风力发电机的有功功率总piall计算，和每个群集的所有有功功率计算总的阴影。在网上鲍尔和有功功率P的区别是有功功率在风电场的普洛斯。风机的实际功率计算公式为风电场有功功率损耗普洛斯。当风力发电机组实际功率小于固定值时，机组的安全性和运行经济性较差。这个值被称为风力涡轮机的最小有功功率。当风机功率低于风机时，直接分配给风机的有功功率应停止。最低运行功率集群的J飓风单位我是PI，jmin，和每一个可调风机的最小功率为Pimin，这是集群的最小功率。

2.2有功功率改变约束

国家电网公司在《风电场接入电力系统技术规则》中指出，风电场应具有约束其有功功率改变的能力，在风电场并网以及风速增加过程中，风电场有功功率改变应当满足电网调度部门的要求，并给出了1min和10min有功功率改变约束的推荐值。子站在每个控制周期首要依照1min和10min有功功率改变约束处理有功功率指令Pcmd，得到该控制周期的实践有功功率指令P’cmd。子站记载风电场的上网有功功率P，每个控制周期都从数据库中获得前一分钟内上网有功功率的最大值P1minmax和最小值P1minmin以及前十分钟内上网有功功率的最大值P10minmax和最小值P10minmin，则当时有功功率指令的上限Pmaxcmd和下限Pmincmd分别为

式中，L1min和L10min为调度部门规则的风电场1min和10min有功功率改变约束值。

升功率时，即Pcmd>P，则该控制周期的有功功率指令P’cmd为

（6）

降功率时，即Pcmd，则该控制周期的有功功率指令P’cmd为

（7）

2.3风电机群间有功分配策略

根据不同地区用户需求的差异，可以选择不同的分配方式供用户选择。一般根据风电场的运行状况和总成本的不同来确定，以适应用户生产经营的需要。

2.3.1不同优先级形式

在一些风电场中，由于每个节点的电网价格或运行成本的不同，风电场会手动分配每个风电场的升或降功率阶数或升、降功率的比例。按顺序分配，当功率增加，风力发电机的有功功率将提升到最大功率，共立直到风电场有功功率输入阈值。为了降低功耗，如果最小

有功运行不到风电场有功命令，设定的还原能力优先按照子站、风机依次主动命令设置为0到风电进入门槛；如果总有功功率不小于风电领域最小工作功率，按照子站的功率降低优先级设置，以减少有功功率的风力涡轮机的操作直到风功率阈值功率。根据份额分配，每个集群的总分配份额为100%，按以下策略分配：所有风力涡轮机参与配电组的有功功率指令。

（8）

式中，Picmd为机群i的有功功率指令，Ptarget为全场有功功率指令，Ri为机群i的有功功率设定分配份额。

部分风电机群不参加分配，当机群EMS系统故障或晋级时，该机群不能参加分配，参加分配的机群的有功功率指令核算公式为

（9）

Radj为一切参加分配的机群的有功功率分配份额之和，Picmd为参加分配的机群i的有功功率指令，Ptarget为全场有功功率指令，Ri为机群i的有功功率设定分配份额。

2.3.2等优先级形式

选用等份额或类似裕度法在机群间进行分配。

①等份额法机群有功功率指令为

（10）

式中，Picmd为参加分配的机群i的有功功率指令，Ptarget为全场有功功率指令，Pimax机群i的最大有功功率。

②类似裕度法升功率时依据各机群的有功功率可添加裕量巨细进行分配：

（11）

式中，Picmd为机群i的有功功率指令，Ptarget为全场有功功率指令，Piall为机群i的当时实发有功功率，Pjall为机群j的当时实发有功功率，Pimax机群i的最大有功功率，Pimax为机群j的最大有功功率。

降功率时依据各机群的有功功率可减小裕量进行分配：

（12）

式中，Picmd为机群i的有功功率指令，Ptarget为全场有功功率指令，Pjall为机群j的有功功率，Pjmin为机群j的最小运行有功功率。依照以上策略在机群间构成指令后，需要对指令进行进一步的判别处理。机群i的额外容量记为Pien；当机群i的有功功率指令Picmd大于机群i 的额外容量Pien时，Picmd取机群i的额外容量Pien；当机群i的有功功率指令Picmd小于其额外容量Pien且大于其最大有功功率Pimax时，Picmd取机群i的最大有功功率Pimax；当机群i的有功功率指令Picmd小于其最小运行有功功率Pjmin时，Picmd取0。结论

本文提出了大型风电场风力发电机组和风电机组与风电机组之间的有功功率分配策略。这种策略可以确保风电并网达到1min和10min 有功功率变化约束值的变化规律；根据实时数据和超风的最大功率，未来一段时间的风力涡轮机的短期炒作的会计数据，实现最大风能利用和提高控制精度；基于具体采用不同的分配策略，风能分布；风电机组时考虑系统运行约束的分布，可用于各种类型的风力发电机，风力涡轮机在快速回波功率指令调节尽可能降低风机调节频率，时间长有利于稳定运行风力发电机。

参考文献：

［1］王芝茗,苏安龙,鲁顺.基于电力平衡的辽宁电网纳风电能力分析[J].电力系统自动化,2010,34(3)86-90.

［2］邹见效,李丹,郑刚,等.基于机组状态分类的风电场有功功率控制策略[J].电力系统自动化,2011,35(24):28-32.