[发明专利]协调风电机组调频能力的风电场功率分配方法、系统、计算机设备和存储介质

说明书

本发明公开了一种协调风电机组调频能力的风电场功率分配方法、系统、计算机设备和存储介质，属于风电场优化调度领域。本发明针对风电场参与调频过程中因功率指令分配不当而导致的部分机组失稳退出运行问题，在传统分配策略的基础上，结合不同风速区间内风电机组的可释放动能，对分配加权系数进行优化；同时通过实时采集各台风电机组的转速，令转速低于稳定运行限值的机组主动退出调频，由此导致的调频功率缺额由其他正常运行的风电机组共同承担。本发明在分配过程中能够充分考虑不同机组间调频能力的差异，使得风电场在满足电网调度需求的同时，能够保证场中各台风电机组的稳定运行。

技术领域

本发明属于风电场优化调度领域，特别涉及一种协调风电机组调频能力的风电场功率分配方法、系统、计算机设备和存储介质。

背景技术

由于风电具有较强的随机性和波动性，大规模风电接入对电力系统稳定运行的影响日益凸显。风电机组转速与电网频率的解耦使得系统的总惯性减小，调频能力减弱。为此，有必要要求风电具备有功功率调节的能力，缓解电力系统调频的压力。由于风电单机容量较小，可提供的支撑功率有限，研究往往更加侧重于风电场层面的功率调度。但是，考虑到不同风电机组所处的风速环境和运行状况不同，如何合理地分配各台机组的出力，是相关研究关注的热点问题之一。

考虑到风电场的时空差异性，工程上通常根据各风电机组的风速信息进行功率指令分配。已有文献提出以风速区间加权分配的功率分配策略，保证高风速段的风电机组能够提供更多的功率支撑，但其加权系数仅由工程经验设定，没有最大化地利用高风速段机组的调频能力。在此基础上，相关研究借助智能算法、模型预测控制等手段，通过对风速变化的预测，使风电场功率分配结果更为合理。但是，在风电场参与调频的短时间尺度内，现有风速预测技术不可避免地还存在一定误差。因此，在应用上述方法进行功率指令分配时，难以准确反映短时风速变化对机组运行状态的影响。

进一步地研究发现，当调频期间风速持续降低时，机组转速下降使得自身动能减小，若风电场仍在预测平均风速的基础上进行分配，有可能使得分配的功率增发指令超出机组自身可释放动能，进而导致机组因动能释放过度、转速低于最低转速而失稳退出运行。因此，在风电场功率指令分配过程中，有必要考虑短时风速变化对机组实际运行状态的影响，在可能发生失稳前及时修正功率指令，保证调频风电机组的稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使得风电场在满足电网调度需求的同时，能够保证场中各台风电机组稳定运行的风电场功率分配方法、系统、计算机设备和存储介质。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种协调风电机组调频能力的风电场功率分配方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，获取电网功率调度指令

步骤2，将风速划分为若干个风速区间，并确定不同风速区间的分配加权系数；

步骤3，根据分配加权系数，为各风电机组分配功率增发指令

步骤4，采集各风电机组的实时转速；

步骤5，判断所有风电机组的转速是否均大于稳定运行限值，若是，则执行步骤7；否则执行步骤6；

步骤6，令转速小于等于稳定运行限值的风电机组退出调频，并修正各风电机组的功率增发指令，之后执行步骤7；

步骤7，基于所述功率增发指令获取各风电机组的功率指令。

进一步地，步骤2所述将风速划分为若干个风速区间，并确定不同风速区间的分配加权系数，具体包括：

针对最大功率点跟踪控制即MPPT的风电机组，其调频能力通过风电机组可释放动能ΔE描述，具体表示如下：

式中，J为风轮的转动惯量，ω为风电机组当前运行的转速，ω_lim为风电机组运行的最低转速限值；