本發(fā)明涉及風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種具有一體化功能的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)風(fēng)電經(jīng)過連續(xù)多年的高速發(fā)展，關(guān)鍵技術(shù)缺失導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)難以完全適應(yīng)并網(wǎng)要求，風(fēng)電發(fā)展進(jìn)入平臺(tái)期，風(fēng)電在電網(wǎng)適應(yīng)性上的問題逐漸凸顯，大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)壓力，提高風(fēng)電的電網(wǎng)適應(yīng)性，建設(shè)電網(wǎng)友好型風(fēng)電場(chǎng)刻不容緩。所謂電網(wǎng)友好即要求風(fēng)電場(chǎng)能夠盡可能的像常規(guī)電廠一樣實(shí)現(xiàn)可測(cè)、可控和可調(diào)，上述三點(diǎn)要求對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行和控制相關(guān)技術(shù)提出了明確要求。風(fēng)電場(chǎng)可控就是要求風(fēng)電場(chǎng)能夠根據(jù)功率預(yù)測(cè)信息和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行需求，綜合考慮風(fēng)電機(jī)組自身的運(yùn)行約束和響應(yīng)能力，具備自動(dòng)調(diào)節(jié)有功和無(wú)功功率對(duì)的能力，對(duì)電網(wǎng)提供穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)條件下的支撐。

因此，為克服上述技術(shù)的不足而設(shè)計(jì)出一款能夠?qū)崿F(xiàn)功率預(yù)測(cè)、有功控制和無(wú)功控制的交互，實(shí)現(xiàn)控制的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，能更加準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)并實(shí)施控制,提高風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)、管理水平的一種具有一體化功能的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，正是發(fā)明人所要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有一體化功能的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)功率預(yù)測(cè)、有功控制和無(wú)功控制的交互，實(shí)現(xiàn)控制的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，有助于更加準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)并實(shí)施控制,提高風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)、管理水平。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種具有一體化功能的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其包括風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)誤差分析模塊、風(fēng)電場(chǎng)有功控制模塊和風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制模塊。

進(jìn)一步，所述的風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)誤差分析模塊包括以下步驟：

a、根據(jù)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)確定風(fēng)電場(chǎng)的相對(duì)誤差e，

其中，P_pre為風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)功率，P_act為風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際功率，P_farm為風(fēng)電場(chǎng)額定功率；

b、建立風(fēng)電功率預(yù)測(cè)誤差置信評(píng)估模型，并確定所述模型參數(shù)，

對(duì)于隨機(jī)變量Y的一個(gè)隨機(jī)樣本{y₁,y₂,…,y_n}，τ分位數(shù)的樣本分位數(shù)線性回歸要求滿足：

min_β∈R∑_iρτ(y_i-x_i′β(τ)) (2)

其中，R為功率數(shù)據(jù)集合，ρ為檢驗(yàn)函數(shù)，x′_i為功率影響因子；

利用內(nèi)點(diǎn)法求解argmin_β∈R∑_iρτ(y_i-x_i′β(τ))得到的參數(shù)估計(jì)值將式所述檢驗(yàn)函數(shù)代入上式argmin_β∈R∑_iρτ(y_i-x_i′β(τ))，求取即為唯一的τ回歸分位數(shù)；

c、根據(jù)所述模型參數(shù)建立所述參數(shù)的回歸模型并確定風(fēng)電功率期望值，

其中，e_τ為根據(jù)建立的分位回歸模型，得到對(duì)應(yīng)的風(fēng)電功率誤差范圍，e為相對(duì)誤差。

進(jìn)一步，所述的風(fēng)電場(chǎng)有功控制模塊包括以下步驟：

a、接受有功出力調(diào)控指令，若有功出力調(diào)控指令來(lái)自電網(wǎng)調(diào)度中心，置判斷標(biāo)志flag為0，若有功出力調(diào)控指令來(lái)自現(xiàn)地層，置判斷標(biāo)志flag為1；

b、根據(jù)設(shè)定的有功最大變化率λ，按式(1)計(jì)算每分鐘的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)有功出力P：

P＝P_pre+λ×P_max (4)

式中，P_pre為前一分鐘的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)有功出力，P_max為風(fēng)電場(chǎng)的最大有功出力，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量P_ins<30MW時(shí)，λ·P_rmax≤6MW/min，當(dāng)30MW≤P_ins≤150MW時(shí)，λ·P_rmax≤P_ins/5，當(dāng)P_ins>150MW時(shí)，λ·P_rmax≤30MW/min；

c、當(dāng)flag＝0，進(jìn)入步驟d，當(dāng)flag＝1，按式(2)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)有功實(shí)時(shí)出力進(jìn)行校驗(yàn)

P≤0.9P_ava (5)

式中，P_ava為風(fēng)電場(chǎng)可用最大有功出力，若滿足式(5)，進(jìn)入步驟d，否則，退出控制；

d、將得到的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)有功出力按風(fēng)電機(jī)組容量比例分配到每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，進(jìn)行有功調(diào)控，完成一次風(fēng)電場(chǎng)有功出力控制；

e、對(duì)調(diào)控后的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)有功出力進(jìn)行采樣，若滿足有功出力調(diào)控指令的要求，退出控制，等待下一個(gè)調(diào)控指令，否則，回到步驟b。

進(jìn)一步，所述的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制模塊包括以下步驟：

a、設(shè)定風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功出力值；

b、將無(wú)功出力值按風(fēng)電機(jī)組容量比例分配到每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，進(jìn)行無(wú)功調(diào)控。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明為風(fēng)電場(chǎng)能夠綜合考慮風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的偏差并對(duì)其進(jìn)行合理評(píng)估，增強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)有功功率控制的合理性，能夠有助于實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的智能控制，提高風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)、管理水平，對(duì)于提高風(fēng)電運(yùn)行控制的準(zhǔn)確性和合理性具有重要意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一體化功能的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)功能示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)誤差分析流程圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)有功控制流程圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制流程圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的5個(gè)風(fēng)電場(chǎng)24小時(shí)的預(yù)測(cè)功率、實(shí)際發(fā)電和給定的調(diào)度指令曲線圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的考慮風(fēng)電功率預(yù)測(cè)誤差的有功控制效果曲線圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的采用本發(fā)明方法時(shí)1#風(fēng)電場(chǎng)的有功控制目標(biāo)值與實(shí)際值曲線圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的采用本發(fā)明方法時(shí)2#風(fēng)電場(chǎng)的有功控制目標(biāo)值與實(shí)際值曲線圖。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例的采用本發(fā)明方法時(shí)3#風(fēng)電場(chǎng)的有功控制目標(biāo)值與實(shí)際值曲線圖。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例的采用本發(fā)明方法時(shí)4#風(fēng)電場(chǎng)的有功控制目標(biāo)值與實(shí)際值曲線圖。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例的采用本發(fā)明方法時(shí)5#風(fēng)電場(chǎng)的有功控制目標(biāo)值與實(shí)際值曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落在申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

參見本發(fā)明實(shí)施例的一體化功能的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)功能示意圖，該結(jié)構(gòu)為一種具有一體化功能的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括有風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)誤差分析功能、風(fēng)電場(chǎng)有功控制功能和風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制功能，監(jiān)控系統(tǒng)通過如下方法實(shí)現(xiàn)以上功能：

實(shí)施例1：

(1)如圖2所示，為風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)誤差分析流程圖，其實(shí)現(xiàn)步驟如下：

a、根據(jù)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)的相對(duì)誤差ε，若風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)功率為P_pre，風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際功率為P_act，風(fēng)電場(chǎng)額定功率為P_farm，則風(fēng)電場(chǎng)的相對(duì)誤差ε為；

b、采用分位數(shù)回歸方法建立風(fēng)電功率預(yù)測(cè)誤差置信評(píng)估模型，利用內(nèi)點(diǎn)法評(píng)估模型參數(shù)；

對(duì)于隨機(jī)變量Y的一個(gè)隨機(jī)樣本{y₁,y₂,…,y_n}，通常τ分位數(shù)的樣本分位數(shù)線性回歸要求滿足：

min_β∈R∑_iρτ(y_i-x_i′β(τ)) (2)

利用內(nèi)點(diǎn)法求解argmin_β∈R∑_iρτ(y_i-x_i′β(τ))可以得到式參數(shù)估計(jì)值可求取即為唯一的τ回歸分位數(shù)；

c、評(píng)估風(fēng)電功率期望值，由步驟c可得滿足一定置信度要求的風(fēng)電預(yù)測(cè)功率分位數(shù)(τ₁,…,τ_n)，根據(jù)分位數(shù)(τ₁,…,τ_n)建立分位回歸模型，并得到對(duì)應(yīng)的風(fēng)電功率誤差范圍e_τ及其概率分布F(P)，進(jìn)一步得到風(fēng)電功率期望。

(2)如圖3所示，為風(fēng)電場(chǎng)有功控制流程圖，其實(shí)現(xiàn)步驟如下：

a、接受有功出力調(diào)控指令，若有功出力調(diào)控指令來(lái)自電網(wǎng)調(diào)度中心，置判斷標(biāo)志flag為0，若有功出力調(diào)控指令來(lái)自現(xiàn)地層，置判斷標(biāo)志flag為1；

b、根據(jù)設(shè)定的有功最大變化率λ，按式(1)計(jì)算每分鐘的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)有功出力P：

P＝P_pre+λ×P_max (4)

式中，P_pre為前一分鐘的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)有功出力，P_max為風(fēng)電場(chǎng)的最大有功出力，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量P_ins<30MW時(shí)，λ·P_rmax≤6MW/min，當(dāng)30MW≤P_ins≤150MW時(shí)，λ·P_rmax≤P_ins/5，當(dāng)P_ins>150MW時(shí)，λ·P_rmax≤30MW/min；

c、當(dāng)flag＝0，進(jìn)入步驟d，當(dāng)flag＝1，按式(2)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)有功實(shí)時(shí)出力進(jìn)行校驗(yàn)

P≤0.9P_ava (5)

式中，P_ava為風(fēng)電場(chǎng)可用最大有功出力，若滿足式(5)，進(jìn)入步驟d，否則，退出控制；

d、將得到的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)有功出力按風(fēng)電機(jī)組容量比例分配到每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，進(jìn)行有功調(diào)控，完成一次風(fēng)電場(chǎng)有功出力控制；

e、對(duì)調(diào)控后的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)有功出力進(jìn)行采樣，若滿足有功出力調(diào)控指令的要求，退出控制，等待下一個(gè)調(diào)控指令，否則，回到步驟b。

(3)如圖4所示，為風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制流程圖，其實(shí)現(xiàn)步驟如下：

a、設(shè)定風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功出力值；

b、將無(wú)功出力值按風(fēng)電機(jī)組容量比例分配到每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，進(jìn)行無(wú)功調(diào)控；

所述方法用于調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)輸出有功功率滿足電網(wǎng)調(diào)度部門有功調(diào)節(jié)指令的情況。以國(guó)內(nèi)某風(fēng)電基地的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選取該風(fēng)電基地內(nèi)的5個(gè)風(fēng)電場(chǎng)(總裝機(jī)容量1104MW)2011年某日的預(yù)測(cè)功率和實(shí)際發(fā)電數(shù)據(jù)。前16小時(shí)的數(shù)據(jù)用于風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)功率誤差置信評(píng)估，后8個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)用于對(duì)比驗(yàn)證有功優(yōu)化控制策略的效果。參見圖5為本發(fā)明實(shí)施例的5個(gè)風(fēng)電場(chǎng)24小時(shí)的預(yù)測(cè)功率、實(shí)際發(fā)電和給定的調(diào)度指令曲線圖。5個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量分別為：1#風(fēng)電場(chǎng)201MW，2#風(fēng)電場(chǎng)201MW，3#風(fēng)電場(chǎng)300MW，4#風(fēng)電場(chǎng)201MW，5#風(fēng)電場(chǎng)201MW。

考慮風(fēng)電功率預(yù)測(cè)誤差后采用風(fēng)電有功控制效果與容量比例分配方法的風(fēng)電有功控制效果對(duì)比如圖6所示，參見圖7～11為采用本發(fā)明方法后各風(fēng)電場(chǎng)的有功控制目標(biāo)值與實(shí)際值。參見圖7～9給出了三個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的控制目標(biāo)值，可見1#和2#風(fēng)電場(chǎng)的控制目標(biāo)優(yōu)于容量比例方法得到的控制目標(biāo)，特別是在3.5～4.2小時(shí)之間，由于實(shí)際值大于調(diào)度指令，采用所述方法能夠滿足調(diào)度指令，而容量比例方法無(wú)法滿足調(diào)度指令，在其它調(diào)節(jié)時(shí)段的控制目標(biāo)也更接近于實(shí)際值。