[发明专利]基于动能存储的风电场风机协同综合控制的功率平滑方法

说明书

本发明公开了基于动能存储的风电场风机协同综合控制的功率平滑方法，包括以下步骤：S1：对风电场历史输出功率波动进行分频，分成高频功率波动分量和低频功率波动分量；S2：根据风电场历史风况和历史输出功率波动，将风电场风机分为主风机和从风机，并确定主风机和从风机的台数；S3：将从风机输出功率波动中的高频功率波动分量以动能的方式存储在转子上，使得从风机能够平滑其输出功率中的高频功率波动分量；S4：给定主风机合适的功率，使得风电场输出总功率中低频功率波动分量能够平滑。本发明通过输出功率波动的分频化处理使功率平滑更具有针对性及有效性。

技术领域

本发明涉及风电领域，特别是涉及基于动能存储的风电场风机协同综合控制的功率平滑方法。

背景技术

虽然近年来风力发电得到了大力发展，但也有很多因素制约着风能大规模并网。最主要的因素在于风能具有随机性、间歇性和不可预测性等特点，风力发电机组输出功率将随风速变化而波动。若将波动的功率直接并入电网，会对电网的稳定性带来很大影响。随着接入电网的风电容量逐渐增大，使这一影响越来越大，我国也从2012年开始执行新风电并网标准，其对风电场有功功率波动变化有了具体的要求，规定主要限制了1分钟和10分钟的有功功率最大变化量。显然，为满足并网要求，提高风力发电系统并网电能质量，需使风电机组输出功率尽量平滑，保证电网运行的稳定性。因此，平滑输出功率是目前风力发电大规模并网所迫切需要解决的关键问题。

目前国内外风电机组输出功率平滑控制方法，主要可分为两大类：分别是间接功率控制和直接功率控制。直接功率控制无需增加额外的储能装置，平滑输出功率原理是通过对风力机桨距及发电机转速进行优化控制，利用风电机组自身的功率调节能力来抑制输出功率波动。其主要可分为利用风力发电机自身惯性动能存储、利用变桨距控制及利用直流侧电压控制这三类。其中利用风力发电机自身动能存储来平滑系统输出功率的控制方法与其他两类方法相比避免了频繁变桨距带来的机械应力及直流电压波动过大等问题，但是由于风机自身容量限制，储存动能有限，平滑功率能力也就受限。另外，风电场通常都有若干台风力机组成，每台风力机所处位置和地形都有差异，同一时间点的风况也将不同。风电场输出功率为各风力机输出功率之和，各台风力机因风况不同而造成的输出功率之间的差异性可削峰填谷，有利于整个风电场输出功率平滑。而若采用常规的直接功率控制只考虑各台风力机自身输出功率的平滑性，便无法利用风电场风力机之间差异性的优势，且将增加每台风力机的控制难度，并可能降低风力机的风能利用率。

因此，本发明结合了传统基于动能存储的直接功率平滑控制方法的优点，并利用风电场各风机之间的协调控制，解决了其受风机自身容量限制平滑能力有限的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的基于动能存储的风电场风机协同综合控制的功率平滑方法。

技术方案：本发明所述的基于动能存储的风电场风机协同综合控制的功率平滑方法，包括以下步骤：

S1：对风电场历史输出功率波动进行分频，分成高频功率波动分量和低频功率波动分量；

S2：根据风电场历史风况和历史输出功率波动，将风电场风机分为主风机和从风机，并确定主风机和从风机的台数；

S3：将从风机输出功率波动中的高频功率波动分量以动能的方式存储在转子上，使得从风机能够平滑其输出功率中的高频功率波动分量；

S4：给定主风机合适的功率，使得风电场输出总功率中低频功率波动分量能够平滑。

进一步，所述步骤S2中，主风机和从风机的台数通过以下方法确定：从风电场一个月时间内的历史输出功率中滤除历史输出功率波动，使得滤除历史输出功率波动之后的历史输出功率满足并网要求；将历史输出功率波动与风电场单台风机输出功率波动比较，留有一定裕量，确定主风机的台数，剩余风机为从风机。

进一步，所述步骤S3中，存储的动能E为：