一種考慮轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能的風(fēng)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量?jī)?yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種考慮轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能的風(fēng)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量?jī)?yōu)化方法，屬于風(fēng)電場(chǎng)
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)、外已開始致力于風(fēng)電機(jī)組乃至整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)備用控制技術(shù)的研 究。2014年7月10日《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》第38卷第13期公開了文獻(xiàn)《含大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的 電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用風(fēng)險(xiǎn)決策模型和方法》，其對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)接入后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行備用需求的影 響及其性質(zhì)進(jìn)行了分析，該方法雖能夠充分調(diào)動(dòng)發(fā)電機(jī)組的控制性能，但仍然屬于傳統(tǒng)意 義上的調(diào)度算法，并沒有考慮將存儲(chǔ)在風(fēng)電機(jī)組中的轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能作為旋轉(zhuǎn)備用。而根據(jù) 最新研究W及實(shí)際試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果表明，風(fēng)電機(jī)組中可觀的轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能完全能夠參與到電 網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)或者緊急備用中來。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中也有對(duì)單臺(tái)變速風(fēng)電機(jī)組的減載運(yùn)行特性進(jìn)行較為詳細(xì)的分析研究， 發(fā)現(xiàn)通過共同協(xié)調(diào)優(yōu)化變速風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與獎(jiǎng)距角，可W使其在同一減載率下，運(yùn)行在 轉(zhuǎn)子動(dòng)能最大點(diǎn)，從而保證該風(fēng)電機(jī)組具備最大旋轉(zhuǎn)備用容量。然而隨著大型并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng) 的不斷接入，電網(wǎng)更加關(guān)也的是整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)備用執(zhí)行能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種考慮轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能的風(fēng)電場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)備用容量?jī)?yōu)化方法，提出了備用優(yōu)化運(yùn)行模式和調(diào)度優(yōu)化運(yùn)行模式，分別可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電 場(chǎng)棄風(fēng)量最小化和風(fēng)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量最大化。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是；一種考慮轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能的風(fēng)電場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)備用容量?jī)?yōu)化方法，將轉(zhuǎn)子慣性功能納入旋轉(zhuǎn)備用容量，建立備用優(yōu)化運(yùn)行模式和調(diào) 度優(yōu)化運(yùn)行模式；風(fēng)電場(chǎng)控制中也根據(jù)調(diào)度主站下發(fā)的調(diào)度指令選擇運(yùn)行模式，計(jì)算并獲 取優(yōu)化結(jié)果，最后向各風(fēng)電機(jī)群下發(fā)優(yōu)化結(jié)果，由各風(fēng)電機(jī)群內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組執(zhí)行。
[0006] 所述備用優(yōu)化運(yùn)行模式的數(shù)學(xué)模型如下：
[0007] A.目標(biāo)函數(shù)：
[000引 min(Pwm抑t_PwF)
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能的風(fēng)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量?jī)?yōu)化方法，其特征在于，將轉(zhuǎn)子慣性 功能納入旋轉(zhuǎn)備用容量，建立備用優(yōu)化運(yùn)行模式和調(diào)度優(yōu)化運(yùn)行模式；風(fēng)電場(chǎng)控制中心根 據(jù)調(diào)度主站下發(fā)的調(diào)度指令選擇運(yùn)行模式，計(jì)算并獲取優(yōu)化結(jié)果，最后向各風(fēng)電機(jī)群下發(fā) 優(yōu)化結(jié)果，由各風(fēng)電機(jī)群內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組執(zhí)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能的風(fēng)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量?jī)?yōu)化方法，其特征 在于，所述備用優(yōu)化運(yùn)行模式的數(shù)學(xué)模型如下： A. 目標(biāo)函數(shù)：
式⑴中為風(fēng)電場(chǎng)在當(dāng)前風(fēng)速條件下最大可輸出有功功率；PW為優(yōu)化后風(fēng)電 場(chǎng)實(shí)際可輸出有功功率；p為空氣密度；R為風(fēng)輪半徑；vw(i)為各風(fēng)電機(jī)群的實(shí)際風(fēng)速； Cp(P，A)為風(fēng)力機(jī)特性表達(dá)式；I為各風(fēng)電機(jī)群內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的槳距角，作為優(yōu)化變量；
各風(fēng)電機(jī)群內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的葉尖速比；《del(i)為風(fēng)電場(chǎng)各風(fēng)電機(jī)群內(nèi)風(fēng) 電機(jī)組的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，也作為優(yōu)化變量；G為風(fēng)電機(jī)組齒輪箱變比；p為風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)極 對(duì)數(shù);M為風(fēng)電場(chǎng)按照風(fēng)速大小劃分的機(jī)群個(gè)數(shù)；隊(duì)為每個(gè)機(jī)群所含風(fēng)電機(jī)組數(shù)量； B. 約束條件：
其中分別為雙饋風(fēng)電機(jī)組最小、最大可允許轉(zhuǎn)速邛min~@ _為槳距角變 化范圍；Sf為風(fēng)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量的可靠裕度，取值為0%~20% ; 所述調(diào)度優(yōu)化運(yùn)行模式數(shù)學(xué)模型如下： A.目標(biāo)函數(shù)： max{APffFmargin} (5) 其中，為風(fēng)電場(chǎng)提供的總旋轉(zhuǎn)備用容量，詳細(xì)表達(dá)為：
K@ del⑴彡 @max，i= 1，2,…M (9) 其中式（7)表達(dá)的含義為：在調(diào)度優(yōu)化運(yùn)行模式下，按照下發(fā)的減載率指令運(yùn) 行；式（8)、（9)分別為轉(zhuǎn)速限制與槳距角變化范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能的風(fēng)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量?jī)?yōu)化方法，其特征 在于，當(dāng)調(diào)度主站向風(fēng)電場(chǎng)下發(fā)的是旋轉(zhuǎn)備用容量指令時(shí)，此時(shí)風(fēng)電場(chǎng)控制中心將執(zhí)行備 用優(yōu)化運(yùn)行模式，在完成旋轉(zhuǎn)備用容量指令的前提下，使風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)量最小； 當(dāng)調(diào)度主站向風(fēng)電場(chǎng)下發(fā)的是減載指令時(shí)，此時(shí)風(fēng)電場(chǎng)控制中心將執(zhí)行調(diào)度優(yōu)化運(yùn)行 模式，按照風(fēng)電場(chǎng)減載指令運(yùn)行，并向電網(wǎng)提供最大旋轉(zhuǎn)備用容量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能的風(fēng)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量?jī)?yōu)化方法，將轉(zhuǎn)子慣性功能納入旋轉(zhuǎn)備用容量，建立備用優(yōu)化運(yùn)行模式和調(diào)度優(yōu)化運(yùn)行模式；風(fēng)電場(chǎng)控制中心根據(jù)調(diào)度主站下發(fā)的調(diào)度指令選擇運(yùn)行模式，計(jì)算并獲取優(yōu)化結(jié)果，最后向各風(fēng)電機(jī)群下發(fā)優(yōu)化結(jié)果，由各風(fēng)電機(jī)群內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組執(zhí)行。本發(fā)明將轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能納入旋轉(zhuǎn)備用容量范疇內(nèi)，能夠最大限度地挖掘轉(zhuǎn)子慣性動(dòng)能的頻率調(diào)節(jié)或緊急備用的潛能；可在風(fēng)電場(chǎng)常見運(yùn)行場(chǎng)景下，執(zhí)行備用優(yōu)化運(yùn)行模式時(shí)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)量最小化，給風(fēng)電場(chǎng)商帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益；執(zhí)行調(diào)度優(yōu)化運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量最大化，尤其當(dāng)電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量緊缺時(shí)，這將對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行有著非常積極的作用。
【IPC分類】H02J3-46
【公開號(hào)】CN104701887
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510068282
【發(fā)明人】潘文霞, 全銳
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日