一种风电场自动发电系统控制方法转让专利

申请号 : CN201910353143.3

文献号 : CN110061522B

文献日 :

基本信息:

PDF:

法律信息:

相似专利:

发明人 : 朱敏欧柳利

申请人 : 明阳智慧能源集团股份公司

摘要 :

本发明公开了一种风电场自动发电系统控制方法,该方法是风电场自动发电系统通过通讯管理机获取风场调度目标值,检测风电场关口表获得风场上网功率,采集风机主控的相关信息,将所有采集信息进行计算判断后,给各个风机机组下发有功功率控制命令,主控接收并执行功率控制命令,以达到风场实际上网功率跟随调度目标值的目的。本发明充分地考虑了风机的各种状态,机组的环境温度,使得机组在冬季环境中,机组尽量运行,减少由于环境温度过低,机组内液体结冰的问题;考虑机组的开机停机时间,尽量较少机组频繁启停机操作;考虑机组的裕度,提出了一种对全场机组分层分类的方式,对不同队列的机组采用不同控制策略。

权利要求 :

1.一种风电场自动发电系统控制方法,其特征在于:该方法是风电场自动发电系统通过通讯管理机获取风场调度目标值,检测风电场关口表获得风场上网功率,采集风机主控的相关信息,将所有采集信息进行计算判断后,给各个风机机组下发有功功率控制命令,主控接收并执行功率控制命令,以达到风场实际上网功率跟随调度目标值的目的;其包括以下步骤:

1)采集调度下发全场控制命令值和风电场并网点上网功率值,计算目标值与实际值的差值:ΔP=PGref-Pfarm

其中:PGref是调度控制目标值;Pfarm是风电场并网点关口表实际测量的上网功率值;ΔP是目标值与实际值的功率差值;

2)限制风电场有功功率变化率

为了防止全场功率出现大的波动,需要对风电场1min,10min功率变化率进行限制,进行功率变化率限制后的功率差值为ΔPFset;

ΔPFset=limit(ΔP)

其中:ΔP是目标值与实际值的功率差值;ΔPFset是经过1分钟,10分钟变化率限制后的功率差值;

3)判断ΔPFset是否在死区范围内,如果在死区范围内直接进行数据输出处理执行步骤

5),否则执行步骤4);

4)如果ΔPFset>delt,表示上网功率值低于目标值,需要提高风电场的出力,执行升功率分配策略,计算每台机组的dPiset;如果ΔPFset<-delt,表示上网功率值高于调度目标值,需要减少风电场的出力,执行降功率分配策略,计算每台机组的dPiset;其中,delt是控制策略参数定值,表示执行死区值;dPiset是单台机组的功率变化值;

在升功率分配策略中,对于风机来说为了达到提升整场上网功率的目的,能够通过对正在运行的机组,且其预测下一个周期功率大于实发功率的机组进行提升功率操作,或者对正在停机的机组,进行启机操作这两种方式来提升全场功率;

所述升功率分配策略,包括以下步骤:

4.1.1)对全场的风机进行分层分类

为了提升全场的功率,只能对满足条件的机组进行升功率操作,或者正在停机机组进行开机操作,因此需要对机组进行分类,找出具备升功率能力的机组,具体如下:全场所有风机:风电场所有风机,根据风机的的状态分为可控机组CtrlDFIG队列和不可控机组队列;

可控机组CtrlDFIG队列:风机主控能够执行风电场自动发电系统控制命令的机组,根据风机并网状态将机组分为正在运行机组RunDFIG队列和正在停机StopDFIG队列;

不可控机组队列:处于故障中的机组和标杆风机;

正在运行机组RunDFIG队列:是指正在并网发电中的机组,比较风机的最大有功功率Pimax和实测功率Pimea大小能够将机组分为增裕度队列InMarque队列和不可增裕度队列;

正在停机机组StopDFIG队列:是指风电场自动发电系统控制其停机的机组,根据风机的停机时间将机组分为停机时间长且满足停机时间StopG_sc队列和停机时间短且不满足停机时间的StopG_nsc队列;

增裕度队列InMarque:是指正在运行机组RunDFIG队列中,Pimax>Pimea的机组,Pimax是机组能够输出的最大有功功率,即在当前风速下的风电机组预测功率,由风功率系统根据风机状态和当前风速信息计算得到,Pimea是机组的实测功率,Pimax>Pimea表示风机的最大有功功率值大于实测功率,代表机组具备提升功率的能力,本周期发电功率为Pimea,下个周期其输出功率能够提高至Pimax;

满足停机时间机组StopG_sc:是指正在停机机组StopDFIG队列中 机组,是机组已停机时间,由通讯管理机采集主控信息获取; 是机组最短停机时间,为控制策略参数定值; 表示机组已停机时间大于最短停机时间的机组,机组此时进行开机操作不会对风机硬件系统产生大影响;

不满足停机时间机组StopG_nsc:是指正在停机机组StopDFIG队列中 机组,是机组已停机时间; 是最短停机时间,是控制策略定值, 表示机组已停机时间小于最短停机时间的机组,停机时间短,短期内尽量不要进行开机操作,否则会导致机组频繁启停机,不利于机组硬件寿命;对于此队列中机组根据已停机时间从长到短进行排序,停机时间长的机组排在前面,优先启机;

4.1.2)计算温度相关的增裕度权值wadd和开机权值wop,计算增裕度队列InMarque的升功率系数CiAP以及停机机组StopDFIG队列的升功率系数CiAP;

a、计算增裕度权值wadd

wadd是与环境温度相关的增裕度权值,其计算方法如下:

停机机组的开机权值:

wop=1-wadd

其中,tcel是环境温度,wadd是增裕度权值,由外界环境温度值决定,wop是开机权值;环境温度越高,则wadd值越大,表示正在运行机组提升功率的概率越大,在夏季环境中,正在运行机组提升功率的概率大,机组进行开机的概率低;环境温度越低,则wadd值越小,wop值越大,表示停机机组进行开机的概率越大,在冬季低温时,提高了停机机组开机的概率,使得机组尽量开机运行,提高机组内部环境温度,能够有效的防止风机内各种液体在低温环境中结冰的问题;

b、计算增裕度队列InMarque的升功率系数CiAP

①计算增裕度队列机组的增裕度系数

其中,Ciadd是增裕度系数,其值越大,表示机组裕度值越大,机组能够提升的功率值越多;PiN是机组的额定功率值,机组参数;

②计算机组的升功率系数CiAP

CiAP=wadd*Ciadd

其中,wadd是增裕度权值,由环境温度决定的权值;Ciadd是增裕度系数,CiAP是升功率系数,升功率系数值越大,表示机组提升功率的概率越大;机组提升功率的能力不仅与机组的裕度功率值相关,还与环境温度相关,CiAP是一个综合系数值;

c、计算停机机组StopDFIG队列的升功率系数CiAP①计算停机机组队列的增裕度系数

其中:Ciadd是增裕度系数,wsp是控制策略定值参数,是考虑到开机延迟系数为一个定值,0

②计算停机机组队列的开机系数Cioc

对于停机机组,既需要考虑风机的升功率能力,选择升功率能力大的机组,能够减少开机机组的数量,但是同时也要考虑机组的停机时间,不能对刚停机的机组进行开机操作,以免机组频繁启机,缩短风机寿命,综合考虑以上两个因素,采用加权的方式计算机组的开机系数,开机系数值越大表示机组由停机状态进入启机操作的相对概率越大;

其中,wst是停机时间的权值,为控制策略定值参数;wpa是增裕度的权值,为控制策略参数定值;Cioc是计算得到的停机机组队列的开机系数;

Cist是机组累计停机时间系数,取值范围为(0,1),表示机组在近30天内的累计停机之间占比,其计算方法如下:其中,tistop是第i台机组近30天累计停机时间,单位为小时,tref=720为固定值;

Cisp是机组潜在增裕度系数,取值范围为(0,1),表示停机机组启机的升功率能力,其计算方法如下:Cisp是第i台机组潜在增裕度系数;

③计算停机机组的升功率系数CiAP

CiAP=wop*Cioc

其中,wop是开机权值,由环境温度决定,Cioc是计算得到的机组的开机系数,CiAP是升功率系数;停机机组的升功率系数与当前的环境温度,机组的预测功率值,机组停机时间都相关,是一个综合系数值;

4.1.3)生成升功率队列IncrPwque

a、统计增裕度InMarque队列机组和满足停机时间StopG_sc队列机组的升功率能力sum_incPw;

①统计增裕度InMarque队列中所有机组的升功率能力

sum_incPw1=∑(Pimax-Pimea),i∈InMarquesum_incPw1是增裕度InMarque队列中所有机组升功率能力;

②统计满足停机时间的停机队列StopG_sc所有机组的升功率能力sum_incPw2=∑Pimax,i∈StopG_scsum_incPw2是停机队列中满足停机时间StopG_sc队列的所有机组的升功率能力值;

③统计增裕度InMarque队列中机组按照预测最大功率运行,满足停机时间StopG_sc队列机组开机运行到预测最大功率能够提升功率值:sum_incPw=sum_incPw1+sum_incPw2sum_incPw是增裕度InMarque队列和满足停机时间StopG_sc机组总的升功率能力值;

b、比较sum_incPw和需求升功率值ΔPFset

比较机组升功率能力值sum_incPw与升功率需求值ΔPFset,有两种情况:第一种情况,若sum_incPw≥ΔPFset,表示增裕度机组InMarque进行升功率,满足停机时间机组StopG_sc进行开机即可满足升功率需求,无需对不满足停机时间的机组进行启机操作,避免风机的频繁启机;第二种情况,若sum_incPw<ΔPFset表示需要对不满足停机时间StopG_nsc的机组进行开机操作,才能够满足升功率需求,跟随调度功率目标具有更高的优先级,需要对停机时间短的StopG_nsc中部分或全部机组进行开机操作才能够将功率提升到调度目标值;

c、对第一种情况sum_incPw≥ΔPFset的处理

表示无需对不满足停机时间的StopG_nsc队列机组进行开机操作;

Startque=StopG_sc+Null=StopG_scStopG_sc是停机队列中停机时间长,满足最短停机时间的机组队列,Startque是可启机队列;

d、对第二种情况sum_incPw<ΔPFset的处理

表示需要对不满足停机时间的StopG_nsc队列机组选择机组进行开机操作,不满足停机时间StopG_nsc队列机组是已停机时间未达到最短停机时间设定值,此时进行开机运行操作,不利于机组寿命,但跟随调度功率目标值具有更高的优先级,此种工况,仍然会选择StopG_nsc队列机组进行开机操作,StopG_nsc队列已经根据停机时间进行了排序,停机时间长的机组,优先开机;依次选择StopG_nsc机组,在sum_incPw基础上累计机组由停机状态转为并网状态能够提升功率值Pimax,直到sum_incPw≥ΔPFset;被选择的机组和StopG_nsc队列共同组成可启机队列Startque;

Startque=StopG_sc+StopG_nsc(部分或全部机组)Startque是可启机队列;

e、对增裕度队列InMarque机组根据增裕度系数Ciadd从大到小的顺序进行排序;对可启机队列Startque机组根据开机系数Cioc从大到小进行排序;

f、增裕度队列InMarque和可启机队列Startque共同组成升功率队列IncrPwqueIncrPwque=InMarque+Startque

IncrPwque是升功率队列,对此队列中机组根据升功率系数CiAP值从大到小的顺序进行排序;对IncrPwque队列中机组按照升功率系数CiAP进行排序后,由于不满足开机时间的机组进行了开机操作,使得机组升功率能力大幅度提升,原来的升功率机组可能不需要进行升功率即可满足需求;故并不需要对IncrPwque队列中所有机组都进行提升功率,而需要根据风机状态判断,依次选择机组进行提升功率或者开机操作,直到满足升功率需求ΔPFset;

4.1.4)从IncrPwque队列中选择机组生成待调节队列ReRegque计算IncrPwque队列中单台机组的升功率能力,对来自增裕度队列InMarque队列和开机队Startque列计算方法不同;

对于来自InMarque队列计算方法如下:

Piw=w_incrm*(Pimax-Pimea)

w_incrm是增裕度队列的增功率权值,0<w_incrm≤1为控制策略定值参数,Piw是经过权值计算后的升功率能力;

对于来自Startque队列计算方法如下:

Piw=w_sp1*Pimax

w_sp1是开机机组的增功率权值,0<w_sp1≤1为控制策略定值参数,Piw是经过权值计算后的升功率能力;

对IncrPwque队列中机组,依次选择机组进行功率累加Piw,直到∑Piw≥|ΔPfset|,生成待调节队列ReRegque;

计算待调节ReRegque队列中所有机组的增裕度系数和:sum_Ciadd=∑Ciadd,i∈ReRegque

Ciadd是单台机组的增裕度系数,sum_Ciadd是ReRegque队列所有机组的增裕度系数和;

4.1.5)对ReRegque队列中机组进行功率分配

ReRegque队列机组为从升功率IncrPwque队列中选择的机组,有的机组来自增裕度队列InMarque,有的来自可启机队列Startque;

a、先分配从可启机队列Startque中机组的升功率值,依次扫描ReRegque队列中机组,如果机组来自可启机队列Startque队列:sum_Pset_st=∑dPiset,i∈ReReque中来自Startque队列的机组Ciadd是机组的增裕度系数,sum_Ciadd是ReRegque队列所有机组升功率系数和,dPiset是单机分配需要提升的功率值,sum_Pset_st是ReRegque队列中所有来自Startque队列的升功率变化值和;

b、计算ReRegque队列中剩余的其它机组待分配功率,即从增裕度InMarque队列中选择的机组待分配功率:sum_Pset_rm=ΔPfset-sum_Pset_stsum_Pset_rm是剩余的需要对来自InMarque队列机组分配的功率值;

统计队列中来自InMarque队列所有机组的增裕度系数值:sum_Ciadd_rm=∑Ciadd,i∈ReRegque队列中来自InMarque队列机组Ciadd是机组的增裕度系数,sum_Ciadd_rm是ReRegque队列中来自InMarque所有机组增裕度系数和,dP是理论分配功率值,dPiset是考虑超调后单机分配需要提升的功率值,如果风机功率增加dP后,功率提升到额定功率以上,则其最多能够提升的功率值为PiN-Pimea;

c、统计待调节ReRegque队列中所有机组计算得到的增功率值:sum_dPiset=∑dPiset(i∈ReRegque)剩余未分配的功率:

extra_detapfset是剩余未分配的功率;

对于机组来说,Pimax是机组能够输出的最大有功功率,考虑到机组下个周期实发功率可能超过Pimax值,将剩余的功率值平均分配给ReRegque机组;

dPiextra=extra_detapfset/mr

dPiset+=dPiextra

mr是ReRegque队列机组的数量,dPiextra是剩余未分配功率平均分配到每台机组的功率值,dPiset为最终策略分配功率变化值;

5)控制策略数据输出处理

5.1)对dPiset进行主控限速处理

dPiset为分配策略计算得到的单机功率变化值,需要进行限速处理,防止输出功率波动过大;

5.2)计算预下发功率值Piset

Pimea是机组实际有功功率值,采集主控信息获取,dPiset为分配策略计算得到功率变化值,Piset为预下发功率值;

5.3)输出限制处理

Piset_now=Piset

if(Piset_now≥PiN)

Piset_now=PiN

else if(Piset_now≥Pimax+300)Piset_now=PiN

式中,PiN为机组的额定功率值,Pimax为下个控制周期机组能够输出的最大有功功率,即在当前风速下的超短期风电机组预测功率,Piset_now为最终计算输出至主控风机功率设定值;

6)将各个风机功率设定值Piset_now下发至主控。

2.根据权利要求1所述的一种风电场自动发电系统控制方法,其特征在于:步骤4)中,在降功率分配策略中,降低风场输出功率值,主要通过对正在并网运行机组进行限功率操作,或者对正在并网运行机组进行停机操作,以达到降低全场输出功率的目的;

对于正在运行的机组,能够直接对机组进行限功率操作,且其限功率的最小值为Pimin,为策略设定参数,若将其功率限制在Pimin以下,则机组会存在停机的风险;对机组进行停机操作,需要考虑机组已运行时间因素,对于已经运行时间长的机组,停机不会对机组造成大的影响,但有的机组如果只运行了不多的时间,此时即对机组进行停机操作,会造成机组频繁启停,影响机组部件的寿命,因此尽量不对刚运行不久的风机进行停机操作,但是跟随调度目标值具有更高的优先级,对于必须对运行时间较短的机组进行停机操作,才能满足调度值这种特殊工况,则也会对运行时间短的机组进行停机;

所述降功率分配策略,包括以下步骤:

4.2.1)根据风机当前状态,将全场风机进行分层分类:

只有正在运行的机组才有降功率能力,停机机组无法再进行降功率操作,正在运行的机组根据运行时间不同,控制策略处理方式不同,分为开机时间长且满足开机时间的机组和开机时间短不满足开机时间的机组;

全场所有风机:风电场所有风机,根据风机的状态将全场所有机组分为可控机组队列和不可控机组队列;

可控机组队列:风机主控能够执行下发的控制命令的机组,根据并网状态分为正在运行机组队列和正在停机机组队列;

不可控机组队列:处于故障中的机组及标杆风机;

正在运行机组队列RunDFIG:正在并网发电的机组,根据机组开机运行时间分为满足开机时间队列RunG_Sst和不满足开机时间队列Unhaltque;

满足开机时间机组队列RunG_Sst: 并网运行时间长的机组, 是机组已开机运行时间; 是最小开机时间,为控制策略设定值;开机运行时间达到最短时间要求,机组能够进行停机操作,此类机组停机也不会对风机寿命产生大的影响;

不满足开机时间机组队列Unhaltque: 并网运行时间短的机组, 是机组已开机运行时间, 是最小开机时间;开机运行时间未达到最短时间要求,机组停机不利于机组寿命,在满足降功率需求的前提下,尽量不要对此部分机组进行停机机组,但是跟随调度目标值具有较高的优先级,为了满足调度目标值,策略也会在特殊工况下对此类机组进行停机操作;对Unhaltque队列中的机组按照开机时间 从大到小的顺序进行排序,开机运行时间长的机组排在前面,优先停机;

4.2.2)根据环境温度计算停机操作权值和降功率权值,计算正在运行机组RunDFIG队列中所有机组的停机系数Cisc和减裕度系数Cisub:停机操作权值w_tst是考虑温度因素的权重值,计算方法如下:wtre=1-wtst

其中,tcel是外界环境温度,wtst是停机权值,wtre是降功率权值,停机权值和降功率权值是由环境温度决定的参数值,在冬季低温环境中,机组保持运行能够保证机组内的环境温度高,防止机组内液体结冰,此时机组停机权值低,机组停机的概率低,降功率运行的概率高;

停机系数Cisc计算方法如下:

机组的停机系数要综合考虑机组的运行时间、机组的停机裕度和调节裕度,对此三种影响因素进行加权来计算停机系数,计算方法如下:其中,wrt是累计运行时间的权值,wpr是停机减裕度的权值,wrm是调节裕度的权值,这三个权值都是控制策略定值;

Cirt是近30天累计运行时间系数,Cirt=tirun/tref,tirun是机组近30天累计运行时间,通讯获得;tref是固定值720小时;

Cirp是停机减裕度系数,表示机组选择停机可下降的功率能力,Cirp=Pimea/PiN,Pimea是机组的实测功率,通讯获取;PiN是机组的额定功率值;

Cirm是机组的调节裕度系数,Cirm=1-Pimax/PiN,Pimax是机组的预测最大功率值,PiN是机组的额定功率值;

减裕度系数Cisub计算方法如下:

Cisub表示机组减裕度系数,取值范围为(0,1),Cisub值越大表明机组具有越强的降功率能力,机组Pimea>Pimin,表示能够通过限功率操作,将输出功率由Pimea控制到Pimin;当Pimea≤Pimin,进行加权操作,wpr是停机减裕度的权值,控制策略定值,wrm是调节裕度的权值,是控制策略定值;Pimea是机组的实测功率;Pimin是机组的最小功率运行值,策略定值;PiN是机组的额定功率值;

4.2.3)生成可停机的机组队列Haltque,并按照停机系数Cisc从大到小进行排序;

a、统计满足开机运行时间的机组RunG_Sst队列停机,不满足开机时间的机组Unhaltque队列按最小功率运行的降功率能力总值Sum_moststPw;

首先,统计满足开机时间队列RunG_Sst机组队列停机的降功率能力:mostPw1=∑Pimea,i∈RunG_Sst

Pimea是机组的实测功率,通讯获取;mostPw1是RunG_Sst队列所有机组降功率能力和,表示机组由并网运行状态进行停机后可降低的功率值;

其次,统计不满足开机时间队列Unhaltque队列机组按照最小功率运行的降功率能力值:mostPw2=∑Piw,i∈Unhaltque

Pimea是机组的实测功率,通讯获取;Pimin是机组的最小功率运行值,策略定值;Piw是单台机组的降功率能力,是由当前功率值下降到按最小功率运行的降功率值;mostPw2是Unhaltque队列所有机组按照最低功率运行总的降功率能力;

统计上述两种机组总的降功率能力:

Sum_moststPw=moststPw1+moststPw2Sum_moststPw是满足停机时间的机组停机,不满足停机时间的机组按最小功率运行的降功率能力和;

降功率控制策略分为两种情况:第一种情况,Sum_moststPw≥|ΔPfset|,运行时间长的机组进行停机,运行时间短的机组按照最小功率运行所降低的功率,已经满足降功率需求,无需对开机时间短Unhaltque队列机组进行停机;第二种情况,Sum_moststPw<|ΔPfset|,Sum_moststPw是降功率不能达到降功率目标值,跟随调度值就有更高的优先级,必须对运行不久的机组进行停机操作才能满足降功率需求,可能会造成机组频繁启停机,需要对Unhaltque队列中机组进行选择停机操作;

b、第一种情况Sum_moststPw≥|Pfset|可停机队列Haltque构建方法如下:此时只要对RunG_Sst机组队列停机,Unhaltque队列机组按照最小功率运行,即可满足降功率需求,可停机队列Haltque=RunG_Sst

Haltque是可停机队列,无需对Unhaltque队列中机组进行停机操作;

c、第二种情况Sum_moststPw<|ΔPfset|的处理,可停机队列Haltque构建方法如下:此时需要对开机运行时间短的Unhaltque队列中机组进行停机操作,不利于机组寿命,但是跟随调度值具有更高优先级;Unhaltque队列已经按照运行开机运行时间进行了排序,启机时间越短,则越不可能停机,最大限度避免机组频繁启停机,依次选择Unhaltque机组进行停机操作,直到满足降功率需求,构成停机队列Haltque;

Haltque=RunG_Sst+Unhaltque(部分机组或者全部机组)Haltque是可停机队列,需对Unhaltque队列中选择机组进行停机操作;

d、将可停机Haltque队列按照停机系数Cisc从大到小进行排序,排在前面的机组停机的概率大,待停机队列RdyHaltque1必定从可停机队列Haltque中选择,停机系数越高,具有越高的停机概率;

4.2.4)生成准备停机RdyHaltque1队列和待操作队列ToAssignque,RdyHaltque1队列中机组从Haltque队列中进行选择;

a、统计RunDFIG队列中机组以最小功率Pimin运行,可降低的功率:Sum_redupow=∑Piw,i∈RunDFIG

Pimea是机组的实测功率,通讯获取;Pimin是机组的最小功率运行值,策略定值;Piw是单机机组的降功率能力,由当前功率值下降到按最小功率运行的降功率值;Sum_redupow是RunDFIG队列所有机组按照最低功率运行总的降功率能力;

此时有两种情况,第一种情况是Sum_redupow≥|Pfset|,表示运行机组以最小功率Pimin运行,即可满足降功率需求,无需对机组进行停机操;第二种情况是Sum_redupow<|Pfset|,表示必定有机组需要停机,需要停机的机组从Haltque队列中进行选择;

b、第一种情况Sum_redupow≥|Pfset|的处理,此时不需要对机组进行停机,准备停机的机组队列为Null;

RdyHaltque1=Null

RdyHaltque1是准备停机队列;

c、第二种情况Sum_redupow<|Pfset|的处理,表示必有机组停机,需要从Haltque中选择机组进行停机操作,才能满足降功率需求:Sum_totalpow=Sum_reduPow

依次从Haltque队列中开始选择机组进行停机累加,累加值为机组由最小运行功率变为停机状态可减少的功率,直到Sum_totalpow>=|ΔPfset|,得到准备停机的机组RdyHaltque1:RdyHaltque1=Haltque(部分或全部机组)RdyHaltque1是准备停机队列;

d、统计准备停机机组队列RdyHaltque1中,机组由并网运行状态转为停机状态,机组停机可降低的功率:Sum_selstpow=∑Pimea,i∈RdyHaltque1Pimea是机组的实测功率,通讯获取,Sum_selstpow是RdyHaltque1队列中机组停机可下降功率值;

RunDFIG队列中除去RdyHaltque1队列机组,剩余机组组成待操作队列ToAssignque,则ToAssignque队列需要降低的功率值为:ToAssignque=RunDFIG-RdyHaltque1Sum_assign=|ΔPfset|-Sum_selstpowSum_assign是待操作队列需要下降的功率;

e、计算ToAssignque队列所有机组按照最低功率运行可降低的功率Sum_oprpow=∑Pwi,i∈ToAssignquePimea是机组的实测功率,通讯获取;Pimin是机组的最小功率运行值,策略定值;w_rre降功率系数,为策略定值,取值范围为(0,1),考虑到主控降功率速率受限,引入降功率系数;

Pwi是考虑到降功率系数后,机组的降功率能力;Sum_oprpow是ToAssignque队列中所以机组按照最小功率运行可降低的功率,有两种情况:第一种情况是,Sum_oprpow<Sum_assign表示队列所有机组按照最低功率运行即可满足降功率需求,第二种情况是Sum_oprpow≥Sum_assign表示考虑主控执行效率后,机组不能迅速运行到最小功率,需要对机组进行停机操作;

f、对第一种情况Sum_oprpow<Sum_assign的处理,ToAssignque机组都按照最小功率运行,满足降功率需求,不需要对机组进行停机操作:RdyHaltque2=Null

RdyReduque=ToAssignque

RdyHaltque2是待操作队列ToAssignque中准备停机的队列,RdyReduque是待操作队列ToAssignque中准备降功率的队列;

g、对第二种情况Sum_oprpow≥Sum_assign的处理,此种情况下,需要选择ToAssignque中机组进行停机操作;

根据ToAssignque队列中每台机组的状态判断将机组分为预停机队列Haltgroup和预降功率队列Redugroup,判断方法如下:机组加入预降功率Redugroup队列

else if(Pimea<Pmin)

机组加入预停机Haltgroup队列

else

if(Jist>Jire)

机组加入预停机Haltgroup队列

else

机组加入预降功率Redugroup队列

其中, 表示机组的开机时间,i∈ToAssignque; 是机组的最小开机时间,为控制策略定值;Pimea是机组的实际功率值,通讯获得;Pimin是机组最小运行功率;Jist是机组停机操作判断系数;Jire是机组降功率操作判断系数;Haltgroup是预停机队列;Redugroup是预降功率队列;

机组停机操作判断系数Jist计算方法如下;

Jist=w_tst*Cisc

w_tst是停机操作权值;Cisc是机组停机系数;Jist是机组停机操作判断系数;

机组降功率操作判断系数Jire计算方法如下:

Jire=w_tre*Cisub

w_tre是降功率操作权值;Cisub是机组降功率系数;Jist是机组降功率操作判断系数;

Sum_all=Sum_oprpow

依次选择Haltgroup中机组由正在运行变为停机可增加功率,进行功率累加,直到Sum_all>|ΔPfset|,被选择的机组组成准备停机队列RdyHaltque2,剩余机组组成待降功率队列RdyReduque;

RdyHaltque2=Haltgroup(部分或全部机组)RdyReduque=ToAssignque-RdyHaltque2h、计算RdyReduque队列需要降低的功率:

计算准备停机队列1RdyHaltque1和准备停机队列2RdyHaltque2机组进行停机操作能够降低的功率:Phalt=∑Pimea,i∈RdyHaltque1∪i∈RdyHaltque2Phalt是停机队列RdyHaltque1和RdyHaltque2停机后,能够降低的总功率值;

Pst=|ΔPfset|-Phalt

Pst是剩余需要降低的功率,由RdyReduque队列中机组进行降功率操作:对于RdyReduque队列机组中单机降低功率值为:

说明书 :

一种风电场自动发电系统控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电的技术领域,尤其是指一种风电场自动发电系统控制方法。

背景技术

[0002] 业内习知,风电场自动发电系统(简称AGC)是基于综合预测技术,对风电场的有功功率进行智能管理,实时控制风场出力跟踪既定预测曲线及其它并网综合需求的发电管理系统。AGC是能量管理系统EMS中的一项重要功能。
[0003] 现有的风电场有功功率分配原则为风速越高的风电机组出力越大,并对风电场各种中风速条件设定权重因子,以此作为风电场有功分配的依据。这种分配方法可以保证高峰条件下的风机出力较大,但过多地依赖经验来确定权重因子,难以达到最优分配。
[0004] 风电场应具备自动发电控制能力,在系统调度周期内,以风电机组运行状态为依据,主控控制机组输出功率,满足系统调度要求。风电场内有功分配算法是风电场层AGC的核心。现有的AGC控制策略一般按照等裕度或者等比例方式,直接进行有功分配,而没有对风机的实际运行状态做过多的考虑。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提出了一种合理可靠的风电场自动发电系统控制方法,该方法充分地考虑了风机的各种状态,机组的环境温度,使得机组在冬季环境中,机组尽量运行,减少由于环境温度过低,机组内液体结冰的问题;考虑机组的开机停机时间,尽量较少机组频繁启停机操作;考虑机组的裕度,提出了一种对全场机组分层分类的方式,对不同队列的机组采用不同控制策略。
[0006] 为实现上述目的,本发明所提供的技术方案为:一种风电场自动发电系统控制方法,该方法是风电场自动发电系统通过通讯管理机获取调度目标值,检测风电场关口表获得风场上网功率,采集风机主控的相关信息,将所有采集信息进行计算判断后,给各个风机机组下发有功功率控制命令,主控接收并执行功率控制命令,以达到风场实际上网功率跟随调度目标值的目的;其包括以下步骤:
[0007] 1)采集调度下发全场控制命令值和风电场并网点上网功率值,计算目标值与实际值的差值:
[0008] ΔP=PGref-Pfarm
[0009] 其中:PGref是调度控制目标值;Pfarm是风电场并网点关口表实际测量的上网功率值;ΔP是目标值与实际值的功率差值;
[0010] 2)限制风电场有功功率变化率
[0011] 为了防止全场功率出现大的波动,需要对风电场1min,10min功率变化率进行限制,进行功率变化率限制后的功率差值为ΔPFset;
[0012] ΔPFset=limit(ΔP)
[0013] 其中:ΔP是目标值与实际值的功率差值;ΔPFset是经过1分钟,10分钟变化率限制后的功率差值;
[0014] 3)判断ΔPFset是否在死区范围内,如果在死区范围内直接进行数据输出处理执行步骤5),否则执行步骤4);
[0015] 4)如果ΔPFset>delt,表示上网功率值低于目标值,需要提高风电场的出力,执行升功率分配策略,计算每台机组的dPiset;如果ΔPFset<-delt,表示上网功率值高于调度目标值,需要减少风电场的出力,执行降功率分配策略,计算每台机组的dPiset;其中,delt是控制策略参数定值,表示执行死区值;dPiset是单台机组的功率变化值;
[0016] 5)控制策略数据输出处理
[0017] 5.1)对dPiset进行主控限速处理
[0018] dPiset为分配策略计算得到的功率变化值,需要进行限速处理,防止输出功率波动过大;
[0019] 5.2)计算预下发功率值Piset
[0020]
[0021] Pimea是机组实际有功功率值,采集主控信息获取,dPiset为分配策略计算得到功率变化值,Piset为预下发功率值;
[0022] 5.3)输出限制处理
[0023] Piset_now=Piset
[0024] if(Piset_now≥PiN)
[0025] Piset_now=PiN
[0026] else if(Piset_now≥Pimax+300)
[0027] Piset_now=PiN
[0028] 式中,PiN为机组的额定功率值,Pimax为下个控制周期机组能够输出的最大有功功率,即在当前风速下的超短期风电机组预测功率,Piset_now为最终计算输出至主控风机功率设定值;
[0029] 6)将各个风机功率设定值Piset_now下发至主控。
[0030] 步骤4)中,在升功率分配策略中,对于风机来说为了达到提升整场上网功率的目的,能够通过对正在运行的机组,且其预测下一个周期功率大于实发功率的机组进行提升功率操作,或者对正在停机的机组,进行启机操作这两种方式来提升全场功率。
[0031] 步骤4)中,在降功率分配策略中,降低风场输出功率值,主要通过对正在并网运行机组进行限功率操作,或者对正在并网运行机组进行停机操作,以达到降低全场输出功率的目的;
[0032] 对于正在运行的机组,能够直接对机组进行限功率操作,且其限功率的最小值为Pimin,为策略设定参数,若将其功率限制在Pimin以下,则机组会存在停机的风险;对机组进行停机操作,需要考虑机组已运行时间因素,对于已经运行时间长的机组,停机不会对机组造成大的影响,但有的机组如果只运行了不多的时间,此时即对机组进行停机操作,会造成机组频繁启停,影响机组部件的寿命,因此尽量不对刚运行不久的风机进行停机操作,但是跟随调度目标值具有更高的优先级,对于必须对运行时间较短的机组进行停机操作,才能满足调度值这种特殊工况,则也会对运行时间短的机组进行停机。
[0033] 本发明与现有技术相比,具有如下优点与有益效果:
[0034] 1、能够对电场出力变化率进行限制,改善风电场出力的平稳性,减小对电网的冲击。
[0035] 2、充分考虑风机的启停机操作,保证尽量少的风电机组启停切换,以延长机组的使用寿命。
[0036] 3、考虑到环境温度对机组的影响,将机组的环境温度引入至控制策略中,使得机组在夏季环境中少启机,在冬季环境中尽量保持运行,以使得机组内硬件能正常工作或减少加热器工作时间,提高业主发电量。
[0037] 4、考虑风机各种运行状态,将机组进行分层分类,对各种复杂的工况进行处理,引入加权算法,根据风机各种状态获得相应的系数,并根据不同权值进行加权处理,得到经过加权后的综合值,以此为依据进行策略计算,使得功率分配结果更为合理。

附图说明

[0038] 图1为风电场自动发电系统(简称AGC)的拓扑图。
[0039] 图2为风电场自动发电系统(简称AGC)控制策略主流程图。
[0040] 图3为升功率示意图。
[0041] 图4为升功率队列分类图。
[0042] 图5为降功率示意图。
[0043] 图6为降功率分配策略分层分类队列图。

具体实施方式

[0044] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0045] 风电场自动发电系统(简称AGC)是以调度值为控制目标值,控制风电场上网功率跟随调度命令值,其拓扑如图1所示。
[0046] 本实施例所提供的风电场自动发电系统控制方法,具体是风电场自动发电系统通过通讯管理机获取调度目标值,检测风电场关口表获得风场上网功率,采集风机主控的相关信息,将所有采集信息传输给分配策略,策略经过计算判断后,给各个风机机组下发有功功率控制命令,主控接收并执行控制命令,以达到风场实际上网功率跟随调度目标值的目的。其具体包括以下步骤:
[0047] 1)采集调度下发全场控制命令值和风电场并网点上网功率值,计算目标值与实际值的差值:
[0048] ΔP=PGref-Pfarm
[0049] 其中:PGref是调度控制目标值;Pfarm是风电场并网点关口表实际测量的上网功率值;ΔP是目标值与实际值的功率差值;
[0050] 2)限制风电场有功功率变化率
[0051] 《风电场接入电力系统技术规定》中对风电场有功功率调节提出了具体要求,风电场有功功率变化限值的推荐值见下表:
[0052]
[0053] 为了防止全场功率出现大的波动,需要对风电场1min,10min功率变化率进行限制,进行功率变化率限制后的功率差值为ΔPFset。
[0054] ΔPFset=limit(ΔP)
[0055] 其中:ΔP是目标值与实际值的功率差值;ΔPFset是经过1分钟,10分钟变化率限制后的功率差值;
[0056] 3)判断ΔPFset是否在死区范围内,如果在死区范围内直接进行数据输出处理执行步骤5),否则执行步骤4)。
[0057] 4)如果ΔPFset>delt,表示上网功率值低于目标值,需要提高风电场的出力,执行升功率分配策略,计算每台机组的dPiset;如果ΔPFset<-delt,表示上网功率值高于调度目标值,需要减少风电场的出力,执行降功率分配策略,计算每台机组的dPiset;其中,delt是控制策略参数定值,表示执行死区值;dPiset是单台机组的功率变化值。
[0058] 5)控制策略数据输出处理(控制策略主流程参见图2所示)
[0059] 5.1)对dPiset进行主控限速处理
[0060] dPiset为分配策略计算得到的功率变化值,需要进行限速处理,防止输出功率波动过大;
[0061] 5.2)计算预下发功率值Piset
[0062]
[0063] Pimea是机组实际有功功率值,采集主控信息获取,dPiset为分配策略计算得到功率变化值,Piset为预下发功率值;
[0064] 5.3)输出限制处理
[0065] Piset_now=Piset
[0066] if(Piset_now≥PiN)
[0067] Piset_now=PiN
[0068] else if(Piset_now≥Pimax+300)
[0069] Piset_now=PiN
[0070] 式中,PiN为机组的额定功率值,Pimax为下个控制周期机组能够输出的最大有功功率,即在当前风速下的超短期风电机组预测功率,Piset_now为最终计算输出至主控风机功率设定值;
[0071] 6)将各个风机功率设定值Piset_now下发至主控。
[0072] 步骤4)中,在升功率分配策略中,对于风机来说为了达到提升整场上网的功率的目的,可以通过对正在运行的机组,且其预测下一个周期功率大于实发功率的机组进行提升功率操作,或者对正在停机的机组,进行启机操作这两种方式来提升全场全场功率,如图3所示。
[0073] 所述升功率分配策略,包括以下步骤:
[0074] 4.1.1)对全场的风机进行分层分类
[0075] 为了提升全场的功率,只能对满足条件的机组进行升功率操作,或者正在停机机组进行开机操作,因此我们首先要对机组进行分类,找出具备升功率能力的机组,如图4所示,具体情况如下:
[0076] 全场所有风机:风电场所有风机,根据风机的的状态分为可控机组CtrlDFIG队列和不可控机组队列;
[0077] 可控机组CtrlDFIG列:风机主控能够执行风电场自动发电系统控制命令的机组,根据风机并网状态将机组分为正在运行机组RunDFIG队列和正在停机StopDFIG队列;
[0078] 不可控机组队列:处于故障中的机组和标杆风机;
[0079] 正在运行机组RunDFIG队列:是指正在并网发电中的机组,比较风机的最大有功功率Pimax和实测功率Pimea大小能够将机组分为增裕度队列InMarque队列和不可增裕度队列;
[0080] 正在停机机组StopDFIG队列:是指风电场自动发电系统控制其停机的机组,根据风机的停机时间将机组分为停机时间较长且满足停机时间StopG_sc队列和停机时间较短且不满足停机时间的StopG_nsc队列;
[0081] 增裕度队列InMarque:是指正在运行机组RunDFIG队列中,Pimax>Pimea的机组,Pimax是机组能够输出的最大有功功率,即在当前风速下的风电机组预测功率,由风功率系统根据风机状态和当前风速信息计算得到,Pimea是机组的实测功率,Pimax>Pimea表示风机的最大有功功率值大于实测功率,代表机组具备提升功率的能力,本周期发电功率为Pimea,下个周期其输出功率能够提高至Pimax;
[0082] 满足停机时间机组StopG_sc:是指正在停机机组StopDFIG队列中 机组, 是机组已停机时间,由通讯管理机采集主控信息获取; 是机组最短停机时间,为控制策略参数定值; 表示机组已停机时间大于最短停机时间的机组,机组此时进行开机操作不会对风机硬件系统产生大影响;
[0083] 不满足停机时间机组StopG_nsc:是指正在停机机组StopDFIG队列中机组, 是机组已停机时间; 是最短停机时间,是控制策略定值, 表示机
组已停机时间小于最短停机时间的机组,停机时间短,短期内尽量不要进行开机操作,否则会导致机组频繁启停机,不利于机组硬件寿命;对于此队列中机组根据已停机时间从长到短进行排序,停机时间长的机组排在前面,优先启机;
[0084] 4.1.2)计算温度相关的增裕度权值wadd和开机权值wop,计算增裕度队列InMarque的升功率系数CiAP以及停机机组StopDFIG队列的升功率系数CiAP;
[0085] a、计算增裕度权值wadd
[0086] wadd是与环境温度相关的增裕度权值,其计算方法如下:
[0087]
[0088] 停机机组的开机权值:
[0089] wop=1-wadd
[0090] 其中,tcel是环境温度,wadd是增裕度权值,由外界环境温度值决定,wop是开机权值;环境温度越高,则wadd值越大,表示正在运行机组提升功率的概率越大,在夏季环境中,正在运行机组提升功率的概率大,机组进行开机的概率低;环境温度越低,则wadd值越小,wop值越大,表示停机机组进行开机的概率越大,在冬季低温时,提高了停机机组开机的概率,使得机组尽量开机运行,提高机组内部环境温度,能够有效的防止风机内各种液体在低温环境中结冰的问题;
[0091] b、计算增裕度队列InMarque的升功率系数CiAP
[0092] ①计算增裕度队列机组的增裕度系数
[0093]
[0094] 其中,Ciadd是增裕度系数,其值越大,表示机组裕度值越大,机组能够提升的功率值越多;PiN是机组的额定功率值,机组参数;
[0095] ②计算机组的升功率系数CiAP
[0096] CiAP=wadd*Ciadd
[0097] 其中,wadd是增裕度权值,由环境温度决定的权值;Ciadd是增裕度系数,CiAP是升功率系数,升功率系数值越大,表示机组提升功率的概率越大。机组提升功率的能力不仅与机组的裕度功率值相关,还与环境温度相关,CiAP是一个综合系数值。
[0098] c、计算停机机组StopDFIG队列的升功率系数CiAP
[0099] ①计算停机机组队列的增裕度系数
[0100]
[0101] 其中:Ciadd是增裕度系数,wsp是控制策略定值参数,是考虑到开机延迟系数为一个定值,0
[0102] ②计算停机机组队列的开机系数Cioc
[0103] 对于停机机组,既需要考虑风机的升功率能力,选择升功率能力大的机组,可以减少开机机组的数量,但是同时也要考虑机组的停机时间,不能对刚停机的机组进行开机操作,以免机组频繁启机,缩短风机寿命,综合考虑以上两个因素,采用加权的方式计算机组的开机系数,开机系数值越大表示机组由停机状态进入启机操作的相对概率越大;
[0104]
[0105] 其中,wst是停机时间的权值,为控制策略定值参数;wpa是增裕度的权值,为控制策略参数定值;Cioc是计算得到的停机机组队列的开机系数;
[0106] Cist是机组累计停机时间系数,取值范围为(0,1),表示机组在近30天内的累计停机之间占比,其计算方法如下:
[0107]
[0108] 其中,tistop是第i台机组近30天累计停机时间,单位为小时,tref=720为固定值;
[0109] Cisp是机组潜在增裕度系数,取值范围为(0,1),表示停机机组启机的升功率能力,其计算方法如下:
[0110]
[0111] Cisp是第i台机组潜在增裕度系数;
[0112] ③计算停机机组的升功率系数CiAP
[0113] CiAP=wop*Cioc
[0114] 其中,wop是开机权值,由环境温度决定,Cioc是计算得到的机组的开机系数,CiAP是升功率系数;停机机组的升功率系数与当前的环境温度,机组的预测功率值,机组停机时间都相关,是一个综合系数值。
[0115] 4.1.3)生成升功率队列IncrPwque
[0116] a、统计增裕度InMarque队列机组和满足停机时间StopG_sc队列机组的升功率能力sum_incPw;
[0117] ①统计增裕度InMarque队列中所有机组的升功率能力
[0118] sum_incPw1=∑(Pimax-Pimea),i∈InMarque
[0119] sum_incPw1是增裕度InMarque队列中所有机组升功率能力;
[0120] ②统计满足停机时间的停机队列StopG_sc所有机组的升功率能力
[0121] sum_incPw2=∑Pimax,i∈StopG_sc
[0122] sum_incPw2是停机队列中满足停机时间StopG_sc队列的所有机组的升功率能力值;
[0123] ③统计增裕度InMarque队列中机组按照预测最大功率运行,满足停机时间StopG_sc队列机组开机运行到预测最大功率能够提升功率值:
[0124] sum_incPw=sum_incPw1+sum_incPw2
[0125] sum_incPw是增裕度InMarque队列和满足停机时间StopG_sc机组总的升功率能力值;
[0126] b、比较sum_incPw和需求升功率值ΔPFset
[0127] 比较机组升功率能力值sum_incPw与升功率需求值ΔPFset,有两种情况:第一种情况,若sum_incPw≥ΔPFset,表示运行机组InMarque进行升功率,满足停机时间机组StopG_sc进行开机即可满足升功率需求,无需对不满足停机时间的机组进行启机操作,避免风机的频繁启机;第二种情况,若sum_incPw<ΔPFset表示需要对不满足停机时间StopG_nsc的机组进行开机操作,才能够满足升功率需求,跟随调度功率目标具有更高的优先级,需要对停机时间较短的StopG_nsc中部分或全部机组进行开机操作才能够将功率提升到调度目标值。
[0128] c、对第一种情况sum_incPw≥ΔPFset的处理
[0129] 表示无需对不满足停机时间的StopG_nsc队列机组进行开机操作;
[0130] Startque=StopG_sc+Null=StopG_sc
[0131] StopG_sc是停机队列中停机时间长,满足最短停机时间的机组队列,Startque是可启机队列。
[0132] d、对第二种情况sum_incPw<ΔPFset的处理
[0133] 表示需要对不满足停机时间的StopG_nsc队列机组选择机组进行开机操作,不满足停机时间StopG_nsc队列机组是已停机时间未达到最短停机时间设定值,此时进行开机运行操作,不利于机组寿命,但跟随调度功率目标值具有更高的优先级,此种工况,仍然会选择StopG_nsc队列机组进行开机操作,StopG_nsc队列已经根据停机时间进行了排序,停机时间长的机组,优先开机;依次选择StopG_nsc机组,在sum_incPw基础上累计机组由停机状态转为并网状态能够提升功率值Pimax,直到sum_incPw≥ΔPFset;被选择的机组和StopG_nsc队列共同组成可启机队列Startque;
[0134] Startque=StopG_sc+StopG_nsc(部分或全部机组)
[0135] Startque是可启机队列;
[0136] e、对增裕度队列InMarque机组根据增裕度系数Ciadd从大到小的顺序进行排序;对可启机队列Startque机组根据开机系数Cioc从大到小进行排序;
[0137] f、增裕度队列InMarque和可启机队列Startque共同组成升功率队列IncrPwque[0138] IncrPwque=InMarque+Startque
[0139] IncrPwque是升功率队列,对此队列中机组根据升功率系数CiAP值从大到小的顺序进行排序;对IncrPwque队列中机组按照升功率系数CiAP进行排序后,由于不满足开机时间的机组进行了开机操作,使得机组升功率能力大幅度提升,原来的升功率机组可能不需要进行升功率即可满足需求;故并不需要对IncrPwque队列中所有机组都进行提升功率,而需要根据风机状态判断,依次选择机组进行提升功率或者开机操作,直到满足升功率需求ΔPFset。
[0140] 4.1.4)从IncrPwque队列中选择机组生成待调节队列ReRegque
[0141] 计算IncrPwque队列中单台机组的升功率能力,对来自增裕度队列InMarque队列和开机队Startque列计算方法不同。
[0142] 对于来自InMarque队列计算方法如下:
[0143] Piw=w_incrm*(Pimax-Pimea)
[0144] w_incrm是增裕度队列的增功率权值,0<w_incrm≤1为控制策略定值参数,Piw是经过权值计算后的升功率能力;
[0145] 对于来自Startque队列计算方法如下:
[0146] Piw=w_sp1*Pimax
[0147] w_sp1是开机机组的增功率权值,0<w_sp1≤1为控制策略定值参数,Piw是经过权值计算后的升功率能力;
[0148] 对IncrPwque队列中机组,依次选择机组进行功率累加Piw,直到∑Piw≥|ΔPfset|,生成待调节队列ReRegque;
[0149] 计算ReRegque队列中所有机组的增裕度系数和:
[0150] sum_Ciadd=∑Ciadd(i∈ReRegque)
[0151] Ciadd是单台机组的增裕度系数,sum_Ciadd是ReRegque队列所有机组的增裕度系数和。
[0152] 4.1.5)对ReRegque队列中机组进行功率分配
[0153] ReRegque队列机组为从IncrPwque队列中选择的机组,有的机组来自增裕度队列InMarque,有的来自可启机队列Startque。
[0154] a、先分配从可启机队列Startque中机组的升功率值,依次扫描ReRegque队列中机组,如果机组来自可启机队列Startque队列:
[0155]
[0156] sum_Pset_st=∑dPiset(i∈ReReque中来自Startque队列的机组)
[0157] Ciadd是机组的增裕度系数,sum_Ciadd是ReRegque队列所有机组升功率系数和,dPiset是单机分配需要提升的功率值,sum_Pset_st是ReRegque队列中所有来自Startque队列的升功率变化值和;
[0158] b、计算ReRegque队列中剩余的其他机组(即从增裕度InMarque队列中选择的机组)待分配功率:
[0159] sum_Pset_rm=ΔPfset-sum_Pset_st
[0160] sum_Pset_rm是剩余的需要对来自InMarque队列机组分配的功率值;
[0161] 统计队列中来自InMarque队列所有机组的增裕度系数值:
[0162] sum_Ciadd_rm=∑Ciadd,i∈ReRegque队列中来自InMarque队列机组[0163]
[0164]
[0165] Ciadd是机组的增裕度系数,sum_Ciadd_rm是ReRegque队列中来自InMarque所有机组增裕度系数和,dP是理论分配功率值,dPiset是考虑超调后单机分配需要提升的功率值,如果风机功率增加dP后,功率提升到额定功率以上,则其最多能够提升的功率值为PiN-Pimea。
[0166] c、统计待调节ReRegque队列中所有机组计算得到的增功率值:
[0167] sum_dPiset=∑dPiset(i∈ReRegque)
[0168] 剩余未分配的功率:
[0169]
[0170] extra_detapfset是剩余未分配的功率;
[0171] 对于机组来说,Pimax是机组的最大有功功率值,考虑到机组下个周期实发功率可能超过Pimax值,将剩余的功率值平均分配给ReRegque机组;
[0172] dPiextra=extra_detapfset/mr
[0173] dPiset+=dPiextra
[0174] mr是ReRegque队列机组的数量,dPiextra是剩余未分配功率平均分配到每台机组的功率值,dPiset为最终策略分配功率变化值。
[0175] 步骤4)中,在降功率分配策略中,降低风场输出功率值,主要通过对正在并网运行机组进行限功率操作或者对正在并网运行机组进行停机操作以达到降低全场输出功率的目的,如图5所示。
[0176] 对于正在运行的机组,可以直接对机组进行限功率操作,但是对机组进行停机操作,需要考虑机组已运行时间因素,对于已经运行时间较长的机组,停机不会对机组造成较大的影响,但有的机组如果只运行了较短的时间,此时即对机组进行停机操作,会造成机组频繁启停,影响机组部件的寿命,因此我们尽量不对刚运行不久的风机进行停机操作,但是跟随调度目标值具有更高的优先级,对于必须对运行时间较短的机组进行停机操作,才能满足调度值这种特殊工况,则也会对运行较短的机组进行停机。
[0177] 所述降功率分配策略,包括以下步骤:
[0178] 4.2.1)根据风机当前状态,将全场风机进行分层分类:
[0179] 只有正在运行的机组才有降功率能力,停机机组无法再进行降功率操作,正在运行的机组根据运行时间不同,控制策略处理方式不同,分为开机时间较长满足开机时间的机组和开机时间较短不满足开机时间的机组,分类示意图如图6所示。
[0180] 全场所有风机:风电场所有风机,根据风机的状态将全场所有机组可分为可控机组队列和不可控机组队列;
[0181] 可控机组队列:风机主控能够执行下发的控制命令的机组,根据并网状态分为正在运行机组队列和正在停机机组队列。
[0182] 不可控机组队列:处于故障中的机组及标杆风机。
[0183] 正在运行机组队列RunDFIG:正在并网发电的机组,根据机组开机运行时间分为满足开机时间队列RunG_Sst和不满足开机时间队列Unhaltque。
[0184] 满足开机时间机组队列RunG_Sst: 并网运行时间较长的机组, 是本周期机组开机时间; 是最小开机时间,为控制策略设定值;开机运行时间达到最短时间要求,机组可以进行停机操作,此类机组停机也不会对风机寿命有很大的影响。
[0185] 不满足开机时间机组队列Unhaltque: 并网运行时间较短的机组,是本周期机组开机时间, 是最小开机时间;开机运行时间未达到最短时间要求,机组停机不利于机组寿命,在满足降功率需求的前提下,尽量不要对此部分机组进行停机机组,但是跟随调度目标值具有较高的优先级,为了满足调度目标值,策略也会在特殊工况下对此类机组进行停机操作。对Unhaltque队列中的机组按照开机时间 从大到小的顺序进行排序,开机运行时间长的机组排在前面,优先停机。
[0186] 4.2.2)根据环境温度计算停机操作权值和降功率权值,计算正在运行机组RunDFIG队列中所有机组的停机系数Cisc和减裕度系数Cisub。
[0187] 停机操作权值w_tst是考虑温度因素的权重值,计算方法如下:
[0188]
[0189] wtre=1-wtst
[0190] 其中,tcel是外界环境温度,wtst是停机权值,wtre是降功率权值,停机权值和降功率权值是由环境温度决定的参数值,在冬季低温环境中,机组保持运行能够保证机组内的环境温度高,防止机组内液体结冰,此时机组停机权值低,机组停机的概率低,降功率运行的概率高;
[0191] 停机系数Cisc计算方法如下:
[0192] 机组的停机系数要综合考虑机组的运行时间、机组的停机裕度和调节裕度,对此三种影响因素进行加权来计算停机系数,计算方法如下:
[0193]
[0194] 其中,wrt是累计运行时间的权值,wpr是停机减裕度的权值,wrm是调节裕度的权值,这三个权值都是控制策略定值;
[0195] Cirt是近30天累计运行时间系数,Cirt=tirun/tref,tirun是机组近30天累计运行时间,通讯获得;tref是固定值720小时;
[0196] Cirp是停机减裕度系数,表示机组选择停机可下降的功率能力,Cirp=Pimea/PiN,Pimea是机组的实测功率,通讯获取;PiN是机组的额定功率值;
[0197] Cirm是机组的调节裕度系数,Cirm=1-Pimax/PiN,Pimax是机组的预测最大功率值,PiN是机组的额定功率值;
[0198] 减裕度系数Cisub计算方法如下:
[0199]
[0200] Cisub表示机组减裕度系数,取值范围为(0,1),Cisub值越大表明机组具有越强的降功率能力,机组Pimea>Pimin,表示能够通过限功率操作,将输出功率由Pimea控制到Pimin;当Pimea≤Pimin,进行加权操作,wpr是停机减裕度的权值,控制策略定值,wrm是调节裕度的权值,是控制策略定值;Pimea是机组的实测功率;Pimin是机组的最小功率运行值,策略定值;PiN是机组的额定功率值。
[0201] 4.2.3)生成可停机的机组队列Haltque,并按照停机系数Cisc从大到小进行排序。
[0202] a、统计满足开机运行时间的机组RunG_Sst队列停机,不满足开机时间的机组Unhaltque队列按最小功率运行的降功率能力总值Sum_moststPw。
[0203] 首先,统计满足开机时间队列RunG_Sst机组队列停机的降功率能力:
[0204] mostPw1=∑Pimea,i∈RunG_Sst
[0205] Pimea是机组的实测功率,通讯获取;mostPw1是RunG_Sst队列所有机组降功率能力和,表示机组由并网运行状态进行停机后可降低的功率值;
[0206] 其次,统计不满足开机时间队列Unhaltque队列机组按照最小功率运行的降功率能力值:
[0207]
[0208] mostPw2=∑Piw,i∈Unhaltque
[0209] Pimea是机组的实测功率,通讯获取;Pimin是机组的最小功率运行值,策略定值;Piw是单台机组的降功率能力,是由当前功率值下降到按最小功率运行的降功率值;mostPw2是Unhaltque队列所有机组按照最低功率运行总的降功率能力;
[0210] 统计上述两种机组总的降功率能力:
[0211] Sum_moststPw=moststPw1+moststPw2
[0212] Sum_moststPw是满足停机时间的机组停机,不满足停机时间的机组按最小功率运行的降功率能力和;
[0213] 降功率控制策略分为两种情况:第一种情况,Sum_moststPw≥|ΔPfset|,运行时间较长的机组进行停机,运行时间较短的机组按照最小功率运行所降低的功率,已经满足降功率需求,无需对开机时间短Unhaltque队列机组进行停机;第二种情况,Sum_moststPw<|ΔPfset|,Sum_moststPw是降功率不能达到降功率目标值,跟随调度值就有更高的优先级,必须对运行不久的机组进行停机操作才能满足降功率需求,可能会造成机组频繁启停机,需要对Unhaltque队列中机组进行选择停机操作;
[0214] b、第一种情况Sum_moststPw≥|Pfset|可停机队列Haltque构建方法如下:
[0215] 此时只要对RunG_Sst机组队列停机,Unhaltque队列机组按照最小功率运行,即可满足降功率需求,可停机队列
[0216] Haltque=RunG_Sst
[0217] Haltque是可停机队列,无需对Unhaltque队列中机组进行停机操作;
[0218] c、第二种情况Sum_moststPw<|ΔPfset|的处理,可停机队列Haltque构建方法如下:
[0219] 此时需要对开机运行时间短的Unhaltque队列中机组进行停机操作,不利于机组寿命,但是跟随调度值具有更高优先级;Unhaltque队列已经按照运行开机运行时间进行了排序,启机时间越短,则越不可能停机,最大限度避免机组频繁启停机,依次选择Unhaltque机组进行停机操作,直到满足降功率需求,构成停机队列Haltque;
[0220] Haltque=RunG_Sst+Unhaltque(部分机组或者全部机组)
[0221] Haltque是可停机队列,需对Unhaltque队列中选择机组进行停机操作;
[0222] d、将可停机Haltque队列按照停机系数Cisc从大到小进行排序,排在前面的机组停机的概率大,待停机队列RdyHaltque1必定从可停机队列Haltque中选择,停机系数越高,具有越高的停机概率。
[0223] 4.2.4)生成准备停机RdyHaltque1队列和待操作队列ToAssignque,RdyHaltque1队列中机组从Haltque队列中进行选择。
[0224] a、统计RunDFIG队列中机组以最小功率Pimin运行,可降低的功率:
[0225]
[0226] Sum_redupow=∑Piw,i∈RunDFIG
[0227] Pimea是机组的实测功率,通讯获取;Pimin是机组的最小功率运行值,策略定值;Piw是单机机组的降功率能力,由当前功率值下降到按最小功率运行的降功率值;Sum_redupow是RunDFIG队列所有机组按照最低功率运行总的降功率能力。
[0228] 此时有两种情况,第一种情况是Sum_redupow≥|Pfset|,表示运行机组以最小功率Pimin运行,即可满足降功率需求,无需对机组进行停机操;第二种情况是Sum_redupow<|Pfset|,表示必定有机组需要停机,需要停机的机组从Haltque队列中进行选择;
[0229] b、第一种情况Sum_redupow≥|Pfset|的处理,此时不需要对机组进行停机,准备停机的机组队列为Null;
[0230] RdyHaltque1=Null
[0231] RdyHaltque1是准备停机队列;
[0232] c、第二种情况Sum_redupow<|Pfset|的处理,表示必有机组停机,需要从Haltque中选择机组进行停机操作,才能满足降功率需求:
[0233] Sum_totalpow=Sum_reduPow
[0234] 依次从Haltque队列中开始选择机组进行停机累加,累加值为机组由最小运行功率变为停机状态可减少的功率,直到Sum_totalpow>=|ΔPfset|,得到准备停机的机组RdyHaltque1:
[0235] RdyHaltque1=Haltque(部分或全部机组)
[0236] RdyHaltque1是准备停机队列;
[0237] d、统计准备停机机组队列RdyHaltque1中,机组由并网运行状态转为停机状态,机组停机可降低的功率:
[0238] Sum_selstpow=∑Pimea,i∈RdyHaltque1
[0239] Pimea是机组的实测功率,通讯获取,Sum_selstpow是RdyHaltque1队列中机组停机可下降功率值;
[0240] RunDFIG队列中除去RdyHaltque1队列机组,剩余机组组成待操作队列ToAssignque,则ToAssignque队列需要降低的功率值为:
[0241] ToAssignque=RunDFIG-RdyHaltque1
[0242] Sum_assign=|ΔPfset|-Sum_selstpow
[0243] Sum_assign是待操作队列需要下降的功率;
[0244] e、计算ToAssignque队列所有机组按照最低功率运行可降低的功率
[0245]
[0246] Sum_oprpow=∑Pwi,i∈ToAssignque
[0247] Pimea是机组的实测功率,通讯获取;Pimin是机组的最小功率运行值,策略定值;w_rre降功率系数,为策略定值,取值范围为(0,1),考虑到主控降功率速率受限,引入降功率系数;Pwi是考虑到降功率系数后,机组的降功率能力;Sum_oprpow是ToAssignque队列中所以机组按照最小功率运行可降低的功率,有两种情况:第一种情况是,Sum_oprpow<Sum_assign表示队列所有机组按照最低功率运行即可满足降功率需求,第二种情况是Sum_oprpow≥Sum_assign表示考虑主控执行效率后,机组不能迅速运行到最小功率,需要对机组进行停机操作;
[0248] f、对第一种情况Sum_oprpow<Sum_assign的处理,ToAssignque机组都按照最小功率运行,满足降功率需求,不需要对机组进行停机操作:
[0249] RdyHaltque2=Null
[0250] RdyReduque=ToAssignque
[0251] RdyHaltque2是待操作队列ToAssignque中准备停机的队列,RdyReduque是待操作队列ToAssignque中准备降功率的队列。
[0252] g、对第二种情况Sum_oprpow≥Sum_assign的处理,此种情况下,需要选择ToAssignque中机组进行停机操作。
[0253] 根据ToAssignque队列中每台机组的状态判断将机组分为预停机队列Haltgroup和预降功率队列Redugroup,判断方法如下:
[0254]
[0255] 机组加入Redugroup
[0256] else if(Pimea<Pmin)
[0257] 机组加入Haltgroup
[0258] else
[0259] if(Jist>Jire)
[0260] 机组加入Haltgroup
[0261] else
[0262] 机组加入Redugroup
[0263] 其中, 表示机组的开机时间; 是机组的最小开机时间,为控制策略定值;Pimea是机组的实际功率值,通讯获得;Pimin是机组最小运行功率;Jist是机组停机操作判断系数;Jire是机组降功率操作判断系数;Haltgroup是预停机队列;
Redugroup是预降功率队列;
[0264] 机组停机操作判断系数Jist计算方法如下;
[0265] Jist=w_tst*Cisc
[0266] w_tst是停机操作权值;Cisc是机组停机系数;Jist是机组停机操作判断系数;
[0267] 机组降功率操作判断系数Jire计算方法如下:
[0268] Jire=w_tre*Cisub
[0269] w_tre是降功率操作权值;Cisub是机组降功率系数;Jist是机组降功率操作判断系数;
[0270] Sum_all=Sum_oprpow
[0271] 依次选择Haltgroup中机组由正在运行变为停机可增加功率,进行功率累加,直到Sum_all>|ΔPfset|,被选择的机组组成准备停机队列RdyHaltque2,剩余机组组成待降功率队列RdyReduque;
[0272] RdyHaltque2=Haltgroup(部分或全部机组)
[0273] RdyReduque=ToAssignque-RdyHaltque2
[0274] h、计算RdyReduque队列需要降低的功率:
[0275] 计算准备停机队列1RdyHaltque1和准备停机队列2RdyHaltque2机组进行停机操作可降低的功率:
[0276] Phalt=∑Pimea,i∈RdyHaltque1∪i∈RdyHaltque2
[0277] Phalt是停机队列RdyHaltque1和RdyHaltque2停机后,可降低的总功率值。
[0278] 对于RdyReduque队列机组降低功率值为:
[0279]
[0280] 以上所述实施例只为本发明之较佳实施例,并非以此限制本发明的实施范围,故凡依本发明之形状、原理所作的变化,均应涵盖在本发明的保护范围内。