CN111835041A - 一种风电场的有功功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于风电场功率控制技术领域，具体涉及一种风电场的有功功率控制方法，AGC系统接收到目标值与可调上限进行比较，如大于等于，向风机集群下发满发指令；小于可调上限，与风电场实际有功与5%风电场装机容量和进行比较，如大于等于，向风机集群下发功率指令Ⅰ，如下一周期还到此步骤，指令大小改变，重复5次，如依然小于，向风机集群下发满发指令；如小于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，则与风电场实际有功进行比较，如大于等于，向风机集群下发功率指令Ⅱ；如小于，向风机集群下发功率指令Ⅲ；AGC系统判定为调度限制功率，显示“功率限制”。该方法解决了AGC系统功率分配方法缺陷导致风机功率受限问题，可以广泛应用于各类风电场场所。

Description

一种风电场的有功功率控制方法

技术领域

本发明属于风电场功率控制技术领域，具体涉及一种风电场的有功功率控制方法。

背景技术

现有的风电场的有功功率控制技术中，自动发电控制系统(AGC系统)在进行功率分配的通常方法为根据风机预测出力值分配风机负荷，如风机达不到功率分配值，AGC系统将减少该台风机负荷分配，将多余负荷增加其他功率分配值小于实际功率值的风机的控制方法。该功率分配方案本意为使功率进行合理分配，将功率尽可能分配至发电能力强的风机上。

但是在实际运行中发现此种功率分配方案存在缺陷，AGC系统会一直降低实际功率达不到AGC系统分配功率的风机的负荷，直到分配功率小于风机实际功率为止，这样就导致AGC系统对所有受控风机周期性的功率限制，造成电量损失。

当风电场A号风机有功目标值在周期性的下降，该台风机有功目标值为AGC系统向其分配的功率；AGC系统向其分配的功率直到小于其实际功率后，分配功率才停止下降。但在此周内，该台风机功率受限，造成电量损失，这并不是单台风机的偶然现象，经过长时间现场数据分析，在该功率分配方法下的所有风机，频繁的功率受限，造成风机频繁收桨，造成大量电量损失。而此时，调度向风电场下发的目标指令大于风电场的实际功率，调度并未对风电场限制功率。

因此，有必要对上述问题做出改进。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种风电场的有功功率控制方法，该装置可以解决现有AGC系统功率分配方法缺陷导致风机功率受限的问题。

本发明采用的技术方案为：

一种风电场的有功功率控制方法，包括以下步骤：

S1、调度下发目标有功值，AGC系统接收到目标值，并与AGC系统内可调上限进行比较；

S2、当目标值大于等于可调上限时，AGC系统向风机集群下发满发指令；当目标值小于可调上限时，再与风电场实际有功与5%风电场装机容量的和进行比较；

S3、当S2中目标值小于可调上限，且大于等于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，则AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅰ，进行第一次功率控制；当目标值小于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和时，将目标值与风电场实际有功进行比较；

S4、当S3中目标值小于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，且目标值大于等于风电场实际有功，则AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅱ；当目标值小于风电场实际有功，则AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅲ，AGC系统判定为调度限制功率，并在系统显示“功率限制”。

所述步骤S2中当目标值大于等于可调上限，AGC系统向风机下发的满发指令具体为，单控风机时，下发单台风机额定功率；集控风机时，下发集群满发指令；当单控和集控混用时，分别下发满发指令。

所述步骤S3中当目标值大于等于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和时，AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅰ的大小为，此时所有风机所在的风速值对应在理论曲线上的功率值。

所述功率指令Ⅰ中功率控制具体为，当风机集控时，进行集群累加后下发总值，当风机单控时，直接进行下发。

当下一个运行周期再次到达步骤S3中的第一次功率控制，则指令大小改变，并重复运行5次。

所述下一个运行周期第一次功率控制的指令大小变为风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值与上一个周期目标值与实际值差值的和。

当重复运行五次后实际功率依然小于目标值功率，向风机集群下发满发指令。

所述步骤S4中，当目标值大于等于风电场实际有功时，AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅱ大小为根据此时所有风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值。

所述步骤S4中，当目标值小于风电场实际有功时，AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅲ大小为目标值。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：

本发明可以解决AGC系统原有分配方法下风机功率周期性受限的问题，可以减少因此带来的电量损失。本发明的功率分配方法根据调度下发的不同功率指令，灵活分配功率值，可以彻底解决风机因达不到功率分配值，造成功率分配值降低，进而导致功率受限的问题，有效提高风机功率。同时，又避免了因为功率分配过大，导致风电场实际功率大于目标值的问题，因此也避免了AGC合格率低的问题。

附图说明

图1为本发明的功率控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种风电场的有功功率控制方法，步骤如下：

调度下发目标有功值，AGC系统接收到目标值，目标值为风电场AGC子站接收调度AGC主站的指令，该指令周期一般为一分钟，主站向子站下发的目标指令为功率指令，为调度要求该风电场此周期内发的功率值。

目标值先与AGC系统内可调上限进行比较，AGC系统内可调上限为该系统调节功率值的上限，该值一般设定为该风电场的装机容量，如一个风电场有两期风机，一期24台2.0MW的风机，容量为48MW；一期33台1.5MW的风机，容量为49.5MW；那么该风电场的装机容量为97.5MW，该风电场的可调上限设置为97.5 MW；可调上限为一个风电场所有风机满发时的功率。

如目标值大于等于可调上限时，则AGC系统向风机集群下发满发指令，满发指令具体为，单控风机时，下发单台风机额定功率；集控风机时，下发集群满发指令；当单控和集控混用时，分别下发满发指令。满发指令是AGC系统向所控制的风机或风机集群下发的满负荷发电的功率分配指令。如向单台风机下发满发指令，则该指令大小为该台风机的额定容量；如向风机集群下发发满发指令，为该集群内风机额定容量的总和。此现象为调度在不限制风电场功率，进行恒功率控制的一种方法。调度给风电场一个发不到的功率值，让风电场自由发电，如按照以往分配给每台风机负荷，如一个周期该风机实际功率达不到风机功率分配值，则降低该台风机分配功率的方法，则会周期性造成该台风机功率受限。此时，本发明中的功率分配方法为向其分配满负荷指令，让其自由发电，避免因AGC系统功率分配问题造成的功率受限问题，而此时调度分配的功率值大于AGC系统可调上限，所以不存在风电场实际功能率超过目标值的问题。

如目标值小于可调上限，则与风电场实际有功与5%风电场装机容量的和进行比较。风电场的实际有功是风电场此时的功率总值，该数据是风电场监控系统向AGC系统传输的数据，该数据传输的目的为使AGC系统知道风电场的实际功率值，为接收到调度指令后，如何向所控制的风机或风机集群下发功率指令提供判断依据。

如与风电场实际有功与5%风电场装机容量的和进行比较后，目标值大于等于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，则AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅰ，该指令大小为根据此时所有风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值，如风机集控，进行集群累加后下发总值，如风机单控，直接进行下发，上述功率控制为第一次功率控制。理论功率曲线是根据风机实际发电情况设定在AGC系统内的风机风速功率曲线，与风电场传给AGC系统预测风速配合，预测出风机将达到的功率，为功率分配提供依据。如调度不限制风电场功率时，调动控制风电产功率的方法一般有两种，恒功率控制和根据时时功率控制；恒功率控制一般为调度向风电场下发一个比其可调上限还要大的功率值；根据时时功率控制为调度根据此时风电场的功率值下发一个比风电场功率值大的数值。调度下发的功率值与风电场实际功率值的差值为调度步长，调度最大步长一般数据一般设定为风电场装机容量的10%，调度步长的设定目的为使调度指令大于风电场实际功率值，并大于一个安全区间，防止此周期内由于风电场风速突然增加等原因造成的风电场功率突然增加，导致风电场实际功率大于调度下发功率，造成风电场功率受限的问题。本发明中5%风电场装机容量是现场运行后验证的数据，其并不限制于5%，只要是比调度最大调节步长（一般为风电场装机容量的10%）小的设定都可以。因为调度每次指令的调节步长不一定都是最大调节步长，是一个变化的数据，本发明设定一个比最大调节步长小的数据目的为适应根据时时功率控制的调度不限电控制方式。此时，调度并未向风电场限制功率，如此时目标值大于等于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，则AGC系统根据理论功率曲线及此时风速向风机或风机集群下发功率指令，并进行判断。对实际功率达不到分配功率的风机不降低其功率分配值，改为向其分配风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值与上一个目标值与实际值差值的和，目的为增加该台风机分配的功率值，使其自由发电，避免进行功率限制。“目标值大于等于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和”的判断目的为看目标值与风电场实际功率的差值是否足够大，如满足此条件，则AGC系统可以增大风机分配的功率，使其增大后不至于使风电场功率大于目标值。

当下一个运行周期再次到达第一次功率控制，则指令大小变为有风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值与上一个周期目标值与实际值差值的和，如此时目标值大于等于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，则AGC系统根据理论功率曲线及此时风速向风机或风机集群下发功率指令，并进行判断。对实际功率达不到分配功率的风机不降低其功率分配值，避免出现分配值一直降低，导致其功率受限的问题，改为向其分配风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值与上一个目标值与实际值差值的和。目的为逐步并缓慢增加该台风机分配的功率值，使其自由发电，避免进行功率限制。也不使其功率分配值过大，遇到风速突然增加，导致风电场实际功率大于目标值的问题。增加上一个周期目标值与实际值差值的和仅为风电场功率试验设定，效果较好。此设定的目的仅为不降低风机功率分配，只要增加值合理，不要增加过大即可。如此重复进行5次，重复增加5次，仅仅是为了逐步平稳增加实际功率达不到功率分配值的风机的功率，为风电场现场运行后效果较好的设定值，并不仅仅限于5次，只要功率平稳增加就可。如实际功率依然小于目标功率，向风机集群下发满发指令，已经增加5次后，如该风机实际功率还达不到分配值，则直接给其下满发指令即可，没有必要在重复计算，让其自由发电。而此时目标值大于等于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，风电场实际功率与调度目标值有足够冗余量，不会出现实际有功大于调度指令的情况，可以向该台风机下发满发指令。

如目标值小于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，则与风电场实际有功进行比较，如大于等于风电场实际有功，则AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅱ，该指令大小为根据此时所有风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值，因为此时调度目标值小于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，风电场实际功率与调度目标功率差值较小，仅能根据风机预测功率进行功率分配。现场运行发现，如此时还是增加风机功率分配值，会出现风电场实际功率大于目标值的问题，所以仅仅根据此时所有风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值分配其功率值，但如该台风机功率值达不到分配值，不降低其分配值，根据下一个周期预测值重新进行分配。

如目标值小于风电场实际有功，则AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅲ，该指令大小为目标值，调度下发给AGC系统的目标指令如果小于风电场此时的实际有功，说明此时调度下发给风电场的功率指令为限制风电场功率的指令，所以此时AGC系统按照目标值分配给风机或风机集群，防止风电场功率大于目标值，导致AGC系统控制的合格率不高；此时AGC系统判定为调度限制功率，并在系统显示“功率限制”，调度限制功率意思为调度下发风电场的功率指令值小于风电场此时的实际功率值，即调度在对该风电场进行限制功率，AGC系统判定为调度限制功率，并在系统显示‘功率限制’：这是一个提醒的功能，提醒风电场运行人员调度在进行功率限制。

实施例：

一个风电场有两期风机，一期24台2.0MW的风机，容量为48MW，集群控制；一期33台1.5MW的风机，容量为49.5MW，单台控制。那么该风电场的装机容量为97.5MW，该风电场的可调上限设置为97.5MW，5%装机容量约为5MW，此时风电场实际有功为60MW。

如此时调度的目标指令为100MW，则调度目标值大于等于AGC系统可调上限97.5MW，则AGC系统向风机下发满发指令，24台集控风机得到48MW的功率分配值；33台单控1.5MW风机，每台风机的功率分配值为1.5MW。

如此时调度的目标指令为70 MW，目标指令小于可调上限97.5 MW，大于目标值大于等于风电场实际有功（60MW）与5%风电场装机容量（5MW）的和（65MW），则AGC系统向风机集群下发功率指令，该指令大小为根据此时所有风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值。如风机集控，进行集群累加后下发总值，如风机单控，直接进行下发。此为第一次功率控制，如下一周期还到此步骤，则指令大小变为风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值与上一个周期目标值与实际值差值的和，如此重复进行5次。如实际功率依然小于目标功率，向风机集群下发满发指令。

如此时调度的目标指令为62MW，目标指令小于可调上限97.5 MW，大于目标值大于等于风电场实际有功（60MW）与5%风电场装机容量（5MW）的和（65MW），但大于实际有功60MW，则AGC系统向风机集群下发功率指令，该指令大小为根据此时所有风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值。

如此时调度的目标指令为50MW，目标指令小于风电场实际有功60MW，则AGC系统向风机集群下发50MW功率指令，AGC系统判定为调度限制功率，并在系统显示“功率限制”。

本发明功率分配方法根据调度下发的不同功率指令，灵活分配功率值，可以彻底解决风机因达不到功率分配值，造成功率分配值降低，进而导致功率受限的问题，有效提高风机功率，同时又避免了因为功率分配过大，导致风电场实际功率大于目标值的问题。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风电场的有功功率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、调度下发目标有功值，AGC系统接收到目标值，并与AGC系统内可调上限进行比较；

S2、当目标值大于等于可调上限时，AGC系统向风机集群下发满发指令；当目标值小于可调上限时，再与风电场实际有功与5%风电场装机容量的和进行比较；

S3、当S2中目标值小于可调上限，且大于等于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，则AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅰ，进行第一次功率控制；当目标值小于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和时，将目标值与风电场实际有功进行比较；

S4、当S3中目标值小于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和，且目标值大于等于风电场实际有功，则AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅱ；当目标值小于风电场实际有功，则AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅲ，AGC系统判定为调度限制功率，并在系统显示“功率限制”。

2.根据权利要求1所述的一种风电场的有功功率控制方法，其特征在于：所述步骤S2中当目标值大于等于可调上限，AGC系统向风机下发的满发指令具体为，单控风机时，下发单台风机额定功率；集控风机时，下发集群满发指令；当单控和集控混用时，分别下发满发指令。

3.根据权利要求1所述的一种风电场的有功功率控制方法，其特征在于：所述步骤S3中当目标值大于等于风电场实际有功与5%风电场装机容量的和时，AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅰ的大小为，此时所有风机所在的风速值对应在理论曲线上的功率值。

4.根据权利要求3所述的一种风电场的有功功率控制方法，其特征在于：所述功率指令Ⅰ中功率控制具体为，当风机集控时，进行集群累加后下发总值，当风机单控时，直接进行下发。

5.根据权利要求1或3所述的一种风电场的有功功率控制方法，其特征在于：当下一个运行周期再次到达步骤S3中的第一次功率控制，则指令大小改变，并重复运行5次。

6.根据权利要求5所述的一种风电场的有功功率控制方法，其特征在于：所述下一个运行周期第一次功率控制的指令大小变为风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值与上一个周期目标值与实际值差值的和。

7.根据权利要求5所述的一种风电场的有功功率控制方法，其特征在于：当重复运行五次后实际功率依然小于目标值功率，向风机集群下发满发指令。

8.根据权利要求1所述的一种风电场的有功功率控制方法，其特征在于：所述步骤S4中，当目标值大于等于风电场实际有功时，AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅱ大小为根据此时所有风机所在风速值对应其在理论曲线上的功率值。

9.根据权利要求1所述的一种风电场的有功功率控制方法，其特征在于：所述步骤S4中，当目标值小于风电场实际有功时，AGC系统向风机集群下发功率指令Ⅲ大小为目标值。

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