本發(fā)明屬于風電場技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種針對有功/無功協(xié)調(diào)控制的風電場風機分組方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著化石能源的日益枯竭，風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)飛速增長，風電的迅速發(fā)展給電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性造成了一定的沖擊。大型風電場通常包含幾十甚至上百臺風機，是一個高維度，強時變的復雜非線性系統(tǒng)，在解決風電調(diào)度或風電預測問題時,如果以風電場內(nèi)所有的風機為整體研究對象,不可避免地存在計算復雜，處理效率低等問題。因此，建立簡單有效的風電場動態(tài)模型，降低系統(tǒng)的復雜度有著很重要的工程意義。先進科學的風機組分組方法對于構(gòu)建風電場的簡化模型發(fā)揮了重要的作用，能夠提高模型的精度和計算效率，繼而有利于風電場功率調(diào)度策略的優(yōu)化。

現(xiàn)有的風電場風機分組方法或是從風機所處的環(huán)境分組，如基于排列地理位置的分組方法等；或是基于風機的自身特性分組，如基于槳距角動作情況的分組方法等；或是基于風機組輸出特性分組，如基于風機組輸出時間序列的分組方法等。上述方法大都是以有功功率控制相關(guān)的屬性為分群目標，而未曾考慮無功控制目標，致使風機的分組情況不利于母線電壓的控制。隨著對風電場研究的深入，風電場功率調(diào)度逐漸轉(zhuǎn)化為有功和無功功率聯(lián)合控制的方式。在風電場有功/無功聯(lián)合調(diào)度方法中，有功調(diào)度以有功功率跟蹤負荷需求為約束條件，以減小風機的疲勞負荷為代價函數(shù)；無功調(diào)度以減小中樞點母線電壓與參考值之間的偏差為代價函數(shù)。傳統(tǒng)的考慮風機單一特征的分組方法過于片面，針對性不強，對控制效果的改善不是很理想，因此，非常有必要提出一種針對有功/無功協(xié)調(diào)控制問題的風機分組方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種針對有功/無功協(xié)調(diào)控制的風電場風機分組方法。針對有功和無功調(diào)度調(diào)度的不同目標需求，結(jié)合風電場的具體運行狀況，采用不同的風機分組方式。以母線電壓的偏差情況作為分組方式的切換條件，當電壓偏差小于閾值時，即δv＜vth，此時有功為主要控制目標，采用與風機有功輸出特性相關(guān)的分組方法；當δv≥vth時，無功為主要目標，采用有利于風電場母線電壓控制的分組方法。并且借用磁滯回線的原理，通過設(shè)置不同閾值避免兩種分組方式之間的頻繁切換。

如上所述的針對多目標控制的大型風電場風機動態(tài)分組方法，具體包含以下步驟：

步驟一：風電場控制中心接收來自上一級調(diào)度中心的電壓控制參考值，采集到風電場的母線電壓值；

步驟二：計算母線電壓偏差，結(jié)合當前的分組狀況，確定下一時刻的分組方法；

步驟三：若無功為主要控制目標，則采用基于集電線路的分組方法；

步驟四：若有功為主要控制目標，則綜合考慮風機當前的負荷比率和下一時段有功發(fā)電能力進行分組。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果為：該方法就風電場多目標控制問題，尤其是針對有功/無功不同的調(diào)度目標，采用不同的分群目標對風機分組，以此來提高了風機分組的準確性和針對性；并且通過應(yīng)用磁滯回線的原理，設(shè)置不同的閾值防止頻繁地進行切換操作，緩解了風電場調(diào)度中心的工作壓力。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發(fā)明所述針對有功/無功協(xié)調(diào)控制的風電場風機分組方法的程序流程圖。

圖2為本發(fā)明所述無功模式下的分組方法示意圖。

圖3為本發(fā)明所述有功模式下的分組方法示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提出一種針對有功/無功協(xié)調(diào)控制的風電場風機分組方法，下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作詳細的描述。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是實例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

圖1為本發(fā)明所述一種有功/無功協(xié)調(diào)控制的風電場風機動態(tài)分組方法的程序流程圖，具體實現(xiàn)步驟如下：

1)風電場控制中心接收來自上一級調(diào)度中心的電壓控制參考值vref，采集到風電場的母線電壓實際值vreal；

2)計算母線電壓偏差δv，結(jié)合當前的分組狀況，確定下一時刻的分組方法；

3)若無功為主要控制目標，則采用基于集電線路的分組方法；

4)若有功為主要控制目標，則綜合考慮風機當前的負荷比率和下一時段有功發(fā)電能力進行分組；

進一步說明，步驟1)所述的電壓控制參考值vref包括中樞母線電壓參考值vref_poc和各風機接入集電線路處的電壓參考值vref_wt(其中)；風電場母線電壓實際值vreal由scada數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得，包括中樞母線電壓實際值vreal_poc和各風機接入集電線路處的電壓實際值vreal_wt(其中)。

進一步說明，步驟2)確定下一時段的分組模式，共存在兩種分組模式，即以有功控制為主的模式1和以無功控制為主的模式2。如步驟2)中所述電壓偏差定義為(并且δv＝[δvpoc,δvwt1,…,δvwtn])，并且模式一和模式二之間的切換條件如下表1所示。如果上一時段以模式1分組，只要δv任一元素δvi滿足切換條件δvi≥vth1，下一時段則以模式2分組；如果上一時段以模式2分組，只要存在δvi滿足δvi＜ｖth2，下一時段則以模式1分組。為了防止分組模式之間分頻繁切換，引入磁滯回線的思想，設(shè)置不同的切換閾值，即vth1≠vth2(通常取vth1＜vth2)。

表1不同分組模式之間的切換條件

進一步說明，步驟3)中所述的基于集電線路的分組方法如圖2所示，根據(jù)風電場內(nèi)部的電氣線路布局，將連接在同一集電線路上的風機分為一個群組。因為當前分組模式下的主要控制目標是恢復母線電壓，位于同一集電線路上風機之間的相互作用更加明顯。所以，將同一集電線路上的風機視為一個群組實時控制更有利于電壓的恢復。

進一步說明，步驟4)中所述的綜合考慮當前負荷比率和下一時段有功發(fā)電能力進行分組方法，該方法以上一時段風機的負荷狀態(tài)和下一時段的發(fā)電能力為分群目標，將風電場的的風機劃分為低負荷降功率、低負荷穩(wěn)定功率、低負荷升功率、中等負荷降功率、中等負荷穩(wěn)定功率、中等負荷升功率、高負荷降功率、高負荷穩(wěn)定功率、高負荷升功率9個風機組。

風機i的負荷率βi定義為上一時段的發(fā)電功率pload_i和額定功率pn_i的比值，即根據(jù)風電場整體的有功負荷率以及風機爬坡約束等條件確定負荷率的界限值βbound1和βbound2，若βi∈[0,βbound1]則風機i屬于低負荷風機；若βi∈(βbound1,βbound2)則風機i屬于中負荷風機；若βi≥βbound2則風機i屬于高負荷風機。

風機i的發(fā)電能力δi定義為上一時段的發(fā)電功率pload_i和下一時段預測功率pfore_i之間的差值，即根據(jù)風電場整體的發(fā)電能力確定界限值δbound，若δi≤0則風機i屬于降功率風機；若0＜δi≤δbound則風機i屬于穩(wěn)定功率風機；若δi＞δbound則風機i屬于升功率風機。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。