一種風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法及分配裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及風(fēng)力發(fā)電，特別設(shè)及一種風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法及分配裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)中風(fēng)電并網(wǎng)比例的增加，風(fēng)能的隨機(jī)波動(dòng)性對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào) 度和安全運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。研究在風(fēng)電功率預(yù)測(cè)與電力系統(tǒng)的負(fù)荷約束條件下，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī) 組優(yōu)化調(diào)度問題，不僅能減少風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的冗余運(yùn)行和磨損浪費(fèi)，避免機(jī)組的頻繁啟停， 還可W降低運(yùn)行成本，提高風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的電能質(zhì)量，有效減輕風(fēng)電波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)的影 響，從而在保證電力系統(tǒng)安全性的前提下，提高電力系統(tǒng)的消納風(fēng)電能力和經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]由于大中型風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組數(shù)量多，地域廣，機(jī)組之間距離遠(yuǎn)，地形條件復(fù)雜，每臺(tái)機(jī) 組所在的位置的地形地貌、粗趟度不同，并且機(jī)組之間存在不同程度的尾流影響，所W在風(fēng) 電場(chǎng)運(yùn)行過程中，不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在同一時(shí)刻的發(fā)電功率會(huì)有著不同的差異，在同一個(gè) 時(shí)間段內(nèi)，也會(huì)表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率主要取決于風(fēng)速，所W在 同一時(shí)間段內(nèi)，一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的幾十臺(tái)甚至上百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率會(huì)呈現(xiàn)不同的 出力水平和不同的波動(dòng)趨勢(shì)。
[0004]在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組調(diào)度尋優(yōu)的過程中，機(jī)組維數(shù)加上時(shí)間維數(shù)構(gòu)成了一個(gè)上百維的 高維目標(biāo)函數(shù)，直接利用優(yōu)化算法進(jìn)行尋優(yōu)，可能會(huì)出現(xiàn)尋優(yōu)時(shí)間長(zhǎng)或者陷入局部最優(yōu)解 的情況?，F(xiàn)在如果根據(jù)每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用聚類算法將風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組 分為若干類機(jī)組群，將功率較高，波動(dòng)較小的機(jī)組進(jìn)行優(yōu)先調(diào)度。然后根據(jù)機(jī)組分類的結(jié) 果，W風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)疲勞損傷量最小為優(yōu)化目標(biāo)，通過智能算法，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間進(jìn)行負(fù)荷分 配優(yōu)化，可W得到較好地滿足電網(wǎng)調(diào)度要求的機(jī)組組合。針對(duì)該問題引入自組織特征映射 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和基于模擬退火遺傳算法的模糊C-均值聚類算法對(duì)49. 5MW風(fēng)電場(chǎng)33臺(tái)機(jī) 組進(jìn)行分類研究，并建立基于遺傳算法優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配的模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法及分配裝置。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是；
[0007]-種風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，包括步驟；S1、利用聚類算法將風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組分為 若干類機(jī)組群，將功率較高，波動(dòng)較小的機(jī)組進(jìn)行優(yōu)先調(diào)度，建立目標(biāo)函數(shù)；S2、設(shè)定目標(biāo)函 數(shù)的約束條件；S3、進(jìn)行遺傳優(yōu)化優(yōu)化算法。
[000引優(yōu)選的，所述目標(biāo)函數(shù)如下所示：
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，其特征在于，包括步驟： 51、 利用聚類算法將風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組分為若干類機(jī)組群，將功率較高，波動(dòng)較小的機(jī)組進(jìn) 行優(yōu)先調(diào)度，建立目標(biāo)函數(shù)； 52、 設(shè)定目標(biāo)函數(shù)的約束條件； 53、 進(jìn)行遺傳優(yōu)化算法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)如下所 示：
其中，F(xiàn)表示總的損傷量，T表示時(shí)間周期數(shù)，N表示機(jī)組臺(tái)數(shù)，a/表示機(jī)組i在j時(shí)段 正常運(yùn)行時(shí)的疲勞損傷，表示機(jī)組i在j時(shí)段啟動(dòng)時(shí)的疲勞損傷，< 表示機(jī)組i在j時(shí) 段停機(jī)時(shí)的疲勞損傷，< 表示機(jī)組i在j時(shí)段空轉(zhuǎn)時(shí)的疲勞損傷，《/表示機(jī)組i在j時(shí)段 的啟停狀態(tài)，〇代表停機(jī)，1代表運(yùn)行；t表示風(fēng)機(jī)運(yùn)行的時(shí)間； 機(jī)組臺(tái)數(shù)N是指總機(jī)組臺(tái)數(shù)減掉優(yōu)先運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)后剩余的機(jī)組臺(tái)數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組疲 勞損傷的表達(dá)式如下： d= 2. 41E-12
式中a-正常發(fā)電運(yùn)行時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞損傷；b-啟動(dòng)時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞 損傷；c一停機(jī)時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞損傷；d-空轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞損傷；P-風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，其特征在于，所述約束條件包括優(yōu) 化運(yùn)行機(jī)組出力上下限約束條件、負(fù)荷調(diào)度約束條件、最大功率變化率約束條件和啟停機(jī) 次數(shù)約束條件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，其特征在于，所述優(yōu)化運(yùn)行機(jī)組出 力上下限約束條件為：
式中if為機(jī)組的計(jì)劃出力，吃為第i臺(tái)機(jī)組的功率預(yù)測(cè)值，gllin為第i臺(tái)機(jī)組的 最小出力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，其特征在于，所述負(fù)荷調(diào)度約束條 件為
式中為第j時(shí)間段風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃的負(fù)荷出力，滿足電網(wǎng)中調(diào)負(fù)荷指令。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，其特征在于，所述最大功率變化率 約束條件為： 在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)、機(jī)組正常停機(jī)以及風(fēng)速增長(zhǎng)過程中，風(fēng)電場(chǎng)功率變化率應(yīng)滿足以下要 求：
〇
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，其特征在于，所述啟停機(jī)次數(shù)約束 條件為：機(jī)組的啟停次數(shù)不能超過1次。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法，其特征在于，所述遺傳優(yōu)化算法具 體步驟如下： (1) 從電力系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)度數(shù)據(jù)中扣除分類中常運(yùn)行機(jī)組的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)總值后的負(fù)荷 值作為其余機(jī)組的系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)度值，需要優(yōu)化運(yùn)行機(jī)組的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值作為機(jī)組的最大 技術(shù)出力； (2) 外層優(yōu)化問題是優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟停機(jī)計(jì)劃，即從第一個(gè)時(shí)段開始，結(jié)合風(fēng)電 功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，列出各種可能的機(jī)組啟停組合，停機(jī)表示為〇,運(yùn)行表示為1，但必須遵守在 一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)，滿足機(jī)組啟停機(jī)次數(shù)不能超過1次的約束條件，組合以矩陣的形式表示 出來； (3) 內(nèi)層問題是優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間負(fù)荷分配的問題，首先隨機(jī)計(jì)劃風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 發(fā)電功率，功率值必須滿足大于最小出力，小于最大出力的約束條件； (4) 再計(jì)算各種可能的機(jī)組狀態(tài)組合下整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的最大輸出功率，與負(fù)荷限定值相 比較，如果其小于負(fù)荷限定值，即不符合條件，此時(shí)需要隨機(jī)選擇運(yùn)行狀態(tài)的機(jī)組，進(jìn)行出 力判斷，如果小于最大出力，則增加其出力，再次判斷是否滿足負(fù)荷值要求，如果不滿足，重 復(fù)該步驟，反之，運(yùn)行到下一步； (5) 得到滿足負(fù)荷要求的機(jī)組功率分配之后，將其對(duì)應(yīng)的疲勞損傷量相加，篩選出其中 疲勞損傷量之和最小的組合和機(jī)組功率分配計(jì)劃； (6)在滿足精度和多代進(jìn)化條件后，選出整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)疲勞損傷量最小的機(jī)組狀態(tài) 組合和功率分配計(jì)劃。
10. -種風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配裝置，其特征在于：包括若干臺(tái)雙饋式變速恒頻機(jī)組、機(jī)組 控制中心、若干分別與機(jī)組控制中心連接的風(fēng)速、風(fēng)功率測(cè)量裝置以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出 功率提取裝置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法及分配裝置，所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)功率分配方法包括步驟：S1、利用聚類算法將風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組分為若干類機(jī)組群，將功率較高，波動(dòng)較小的機(jī)組進(jìn)行優(yōu)先調(diào)度，建立目標(biāo)函數(shù)；S2、設(shè)定目標(biāo)函數(shù)的約束條件；S3、進(jìn)行遺傳優(yōu)化優(yōu)化算法。本發(fā)明根據(jù)每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用聚類算法將風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組分為若干類機(jī)組群，將功率較高，波動(dòng)較小的機(jī)組進(jìn)行優(yōu)先調(diào)度。然后根據(jù)機(jī)組分類的結(jié)果，以風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)疲勞損傷量最小為優(yōu)化目標(biāo)，通過智能算法，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間進(jìn)行負(fù)荷分配優(yōu)化，可以得到較好地滿足電網(wǎng)調(diào)度要求的機(jī)組組合。
【IPC分類】H02J3-46
【公開號(hào)】CN104810860
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510060485
【發(fā)明人】張晉華, 程鵬, 劉雪楓, 曹永梅, 張?jiān)迄i, 王強(qiáng), 周曉明, 曹群士
【申請(qǐng)人】華北水利水電大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日