[发明专利]一种提高风电场发电效率的风电场有功功率控制方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电及接入技术领域，具体涉及一种提高风电场发电效率的风电场有功功率控制方法。

背景技术

自2005年《可再生能源法》颁布以来，我国风电发展迅猛。目前，我国风电并网容量已经超过43GW，并网风电场超过600个。根据国家《可再生能源中长期发展规划》，2020年，我国风电装机容量将达到150GW，即，风电将以每年超过10GW的速度持续增长。然而，由于我国风资源丰富地区多在“三北”地区，90%以上的风电以集中开发方式聚集在“三北”地区，且大部分风电场并入电网薄弱的偏远地区，当地负荷需求有限，需要依靠坚强的网架结构才能实现全部外送。

受我国风电集中式开发、电网建设滞后及电力系统结构的限制，大风时段部分地区风电场出力受限已是普遍现象。由于风力发电能力大小主要取决于风资源大小，单台风电机组和全场风电出力具有很大波动性，对风电的准确控制不同于常规电源发电的确定可预知控制，风电的准确控制难度较大，一方面需要把握风电变化趋势及其一定范围内的波动特性，另一方面需要折中风电控制的经济性损失，通过协调优化才能达到准确性和经济性的要求。目前，绝大部分风电场尚未实现有功功率的自动控制，运行人员靠人工切除风机来响应调度端的要求，导致风电机组频繁启停，不能紧跟调度机构下发的限值指令，风电场运行效率较低。

虽然国内外的一些学者对风电场有功功率控制策略进行了一定的研究，甚至部分风机厂商已经推出了用于控制自己品牌风机的风电场有功控制系统，但现有的控制策略均以风电场并网点当前有功值与控制目标的差来指导风电场的有功控制，在风机功率分配过程中也采用平均分配的方式，未能充分考虑风电场内各风电机组间发电的空间差异以及控制周期内风电机组有功输出的波动性。因此，势必造成发电空间的浪费，影响风电场的发电效率。同时，现有的控制策略都仅应用于所有风电机组均具备功率连续调节能力的风电场，而未考虑大型风电场内包含多种类型风电机组，包括失速型风机，或因某种原因不能参与有功控制的风电机组等情况，因此不利于实际应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种提高风电场发电效率的风电场有功功率控制方法。支持风电场内包含失速型风机或因某种原因不能参与有功控制的风电机组的情况，同时充分考虑风电场内各风电机组间的空间差异以及控制周期内风电机组有功输出的波动性，采用长、短两种控制周期进行协调控制，合理安排各风电机组的启停和控制目标，使整个风电场的有功输出紧跟控制目标值，最大限度地提高风电场的发电效率及风能利用率。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种提高风电场发电效率的风电场有功功率控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：测量并存储风电场并网点有功功率、测风塔的测量数据、风电机组的运行数据；

步骤2：判断是否执行长控制周期控制、短控制周期控制或二者均不执行，若执行长控制周期控制，则执行步骤3，若执行短控制周期控制则执行步骤4，若二者均不执行则返回步骤1；

步骤3：计算所述风电机组下一长控制周期的最大理论发电功率Pⁱ_max，挑选参与所述短控制周期控制的风电机组，然后计算风电机组启停状态和控制目标，将计算结果下发至风电机组主控；

步骤4：判断风电场有功功率实际值P_total与风电场有功率控制目标值P_aim的差值是否超过控制死区，若是则执行风电机组的有功功率调节，若否则返回步骤1。

所述步骤1中，测风塔的测量数据包括风速、风向、温度、湿度和气压，所述风电机组的运行数据包括有功功率、齿轮箱转速、风机桨距角和机头风速。

所述步骤2中，根据所述风电场有功率控制目标值P_aim变化情况、风电场并网点的有功功率和计时器的更新情况判断是否执行长控制周期控制、短控制周期控制或二者均不执行。

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3-1：根据所存储风电场和风电机组运行参数计算所述风电机组下一长控制周期的最大理论发电功率Pⁱ_max；