一種風(fēng)場能量管理的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)場能量管理的控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，風(fēng)力發(fā)電在中國以及全球已經(jīng)成為發(fā)展最快的清潔能源之一。火力發(fā)電 以及私家車的大量使用，對國內(nèi)的環(huán)境造成較大的污染，因此，大力發(fā)展清潔能源，改變我 國的能源結(jié)構(gòu)成為迫在眉睫的事。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)較太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電或核電更加的成 熟、清潔，受到了青睞。
[0003] 隨著風(fēng)電場數(shù)量的增加和規(guī)模的增大、風(fēng)機容量越來越大型化，風(fēng)電場管理系統(tǒng) 對于風(fēng)電場的運行管理的重要性也日趨明顯。但是風(fēng)力發(fā)電的核心控制技術(shù)一直掌握在國 外企業(yè)手中，風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)受制于人給風(fēng)電場的運行管理帶來的弊端也日趨明顯。
[0004] 風(fēng)場能量管理系統(tǒng)包括風(fēng)場有功出力控制、風(fēng)場無功出力控制、風(fēng)場啟停機管理， 能夠接受本地或者遠(yuǎn)程調(diào)度指令，對風(fēng)電場的有功出力、無功出力進(jìn)行自動調(diào)控，同時能夠 根據(jù)現(xiàn)場實際情況，調(diào)整參數(shù)達(dá)到控制風(fēng)場運行機組數(shù)量的目的。為風(fēng)場的正常平穩(wěn)運行、 電網(wǎng)功率的平滑過渡或者電網(wǎng)出現(xiàn)某些故障時的支持提供幫助，為風(fēng)電場以及電網(wǎng)的安全 運行提供一定保障?，F(xiàn)有的風(fēng)電場能量管理系統(tǒng)使用的是比較粗糙的比例調(diào)節(jié)方式，這樣 的方式比較簡單，硬件方面的要求不是很高，從長時間的運行反饋來看，運行較為穩(wěn)定，可 以在一定程度上滿足業(yè)主及電網(wǎng)要求，若涉及到更高要求的控制精度以及可控的風(fēng)場功率 增大或者減小速率，該系統(tǒng)的控制方法則無法達(dá)到。
[0005]目前，我國風(fēng)電場多為大規(guī)模的風(fēng)電場，容量一般在幾十麗到上百麗，且大多接 入大電網(wǎng)。不同于分散式電網(wǎng)就地消化的方式，進(jìn)入大電網(wǎng)的方式對于風(fēng)電場的電能質(zhì)量 提出了更高的要求。不僅對于風(fēng)場的控制精度提出了更高的要求，根據(jù)冀北電網(wǎng)風(fēng)電接入 標(biāo)準(zhǔn)，控制精度要求控制在風(fēng)場容量的1 %之內(nèi)，還對于風(fēng)場功率的增大或者減小的速率也 有要求，不可過快也不可過慢。風(fēng)力發(fā)電的方式不同于火電、水電，風(fēng)力發(fā)電依賴于風(fēng)，而風(fēng) 時時刻刻都在變化，風(fēng)向或者風(fēng)速的變化都會對機組的功率產(chǎn)生很大的影響，尤其是國內(nèi) 風(fēng)力發(fā)電機組存在過高的故障率，風(fēng)的捉摸不定更是會讓機組經(jīng)常報出故障而停機。因此， 擁有一套根據(jù)風(fēng)電場以及電網(wǎng)實時要求進(jìn)行風(fēng)電場能量的高標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)能夠極大的 減小棄風(fēng)對電網(wǎng)產(chǎn)生的嚴(yán)重影響，能夠在一定程度上支持電網(wǎng)故障的恢復(fù)，對風(fēng)機的平穩(wěn) 運行也有幫助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)場能量管理的控制方法，該方法能夠進(jìn)行風(fēng)電場能量 的高標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)，極大的減小棄風(fēng)對電網(wǎng)產(chǎn)生的嚴(yán)重影響，能夠在一定程度上支持電網(wǎng)故障 的恢復(fù)。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)場能量管理的控制方法，包括：
[0008] 獲取風(fēng)場中每臺機組的運行狀態(tài)以及控制狀態(tài)；
[0009] 獲取所述每臺機組的有功功率、無功功率及風(fēng)速，并根據(jù)所述有功功率、所述無功 功率及所述風(fēng)速計算預(yù)定參數(shù)的數(shù)值；
[0010] 接收風(fēng)場有功出力調(diào)控指令，并根據(jù)預(yù)定有功功率控制算法及相對應(yīng)預(yù)定參數(shù)的 數(shù)值進(jìn)行風(fēng)場有功功率的控制；
[0011] 接收風(fēng)場無功出力調(diào)控指令，并根據(jù)預(yù)定無功功率控制算法及相對應(yīng)預(yù)定參數(shù)的 數(shù)值進(jìn)行風(fēng)場無功功率的控制；
[0012] 根據(jù)預(yù)定風(fēng)場啟停機控制算法及相對應(yīng)預(yù)定參數(shù)的數(shù)值對風(fēng)場中的機組進(jìn)行開 啟和停止控制。
[0013] 其中，所述根據(jù)預(yù)定有功功率控制算法及相對應(yīng)預(yù)定參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行風(fēng)場有功功 率的控制包括：
[0014] 設(shè)定風(fēng)場進(jìn)入限功率區(qū)間參數(shù)λ linut in、退出限功率區(qū)間參數(shù)Aliniit tiut，計算風(fēng)場 有功功率與限定值差值erron，其中，erron= P linit-P，λ linit ciut> λ linit in，Plinit為風(fēng)場有 功功率限定值，P為風(fēng)場實時有功功率；
[0015] 若上周期不在限功率區(qū)間內(nèi)，且error' λ linit in或上周期在限功率區(qū)間內(nèi)，且 error' λ Hmit^ut，則限功率標(biāo)志位flag = 1 ;若上周期不在限功率區(qū)間內(nèi)，且errorA λ limit_in或上周期在限功率區(qū)間內(nèi)，且error A λ Hmit^ut，則限功率標(biāo)志位flag = 0 ;
[0016] 當(dāng)flag = 0時，風(fēng)場內(nèi)所有機組的有功功率限定值為額定功率，當(dāng)flag = 1時， 風(fēng)場內(nèi)所有機組的有功功率限定值的獲取方法包括：
[0017] 設(shè)定風(fēng)場有功功率死區(qū)參數(shù)σ p，若error' σ p，則將上周期的機組的總有功功率 限定值利用風(fēng)場實際情況進(jìn)行限幅后的輸出值作為本周期的機組的總有功功率限定值，并 分配給有功控制機組；
[0018] 若error。σ p時，利用機組的有功功率限定值計算公式得到第一本周期的機組的 有功功率限定值，并利用風(fēng)場實際情況對所述第一本周期的機組的有功功率限定值進(jìn)行限 幅后的輸出值作為本周期的機組的總有功功率限定值，并分配給有功控制機組。
[0019] 其中，分配給有功控制機組的分配方式包括：
[0020] 按照機組額定功率比例分配，按照機組有功功率能力比例分配或根據(jù)能力分配參 數(shù)及額定分配參數(shù)分配。
[0021] 其中，所述根據(jù)預(yù)定無功功率控制算法及相對應(yīng)預(yù)定參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行風(fēng)場無功功 率的控制包括：
[0022] 獲取風(fēng)場無功功率限定值Qlinilt，風(fēng)場總?cè)菪詿o功功率能力值Qm及風(fēng)場總感性無 功功率能力值Qac2;
[0023] 計算風(fēng)場無功功率與限定值差值erro;r3, erro;r3= |Q limit_Q|，且設(shè)定風(fēng)場無功功 率死區(qū)參數(shù)σ q，若σ qXQAe2〈error3〈 σ qXQA"時，則將上周期的機組的總無功功率限定值 利用風(fēng)場實際情況進(jìn)行限幅后的輸出值作為本周期的機組的總無功功率限定值，并分配給 無功控制機組；否則，利用機組的無功功率限定值計算公式得到第一本周期的機組的無功 功率限定值，并利用風(fēng)場實際情況對所述第一本周期的機組的無功功率限定值進(jìn)行限幅后 的輸出值作為本周期的機組的總無功功率限定值，并分配給無功控制機組。
[0024] 其中，所述根據(jù)預(yù)定風(fēng)場啟停機控制算法及相對應(yīng)預(yù)定參數(shù)的數(shù)值對風(fēng)場中的機 組進(jìn)行開啟和停止控制包括：
[0025] 判斷風(fēng)場運行機組的有功能力值是否小于預(yù)定值；
[0026] 若是，判斷風(fēng)場中是否存在啟停機功能控制的停機機組；
[0027] 若是，則計算需要增加的機組的有功能力值，并按照停機機組的編號依次檢查機 組，若所述機組通信正常且沒有故障，則記錄下所述機組的編號及所述機組的有功功率能 力值，直到記錄下所述機組的有功功率能力值大于等于所述需要增加的機組的有功能力值 時，設(shè)定并網(wǎng)等待時間，并將啟動命令下發(fā)給記錄下的所述機組；
[0028] 判斷風(fēng)場運行機組的有功能力值是否大于預(yù)定值；
[0029] 若是，設(shè)定進(jìn)入停機策略參數(shù)λ stcip_in;
[0030] 若有功控制機組的機組有功功率限定值都小于λ stop in，則當(dāng)啟停機使能為2,則 停機時按照預(yù)定規(guī)則只停有功控制機組；當(dāng)啟停機使能為1，則在全場風(fēng)機中按照預(yù)定規(guī) 則停。
[0031] 其中，所述將啟動命令下發(fā)給記錄下的所述機組后還包括：
[0032] 檢查是否所有所述機組都已經(jīng)并網(wǎng)；
[0033] 若否，則統(tǒng)計等待時間是否超過所述設(shè)定并網(wǎng)等待時間；
[0034] 若是，則檢查風(fēng)場中是否存在啟停機功能控制的停機機組。
[0035] 其中，所述按照預(yù)定規(guī)則包括：
[0036] 計算需要減少的機組的有功能力值，并設(shè)定停機順序選擇參數(shù)；
[0037] 若風(fēng)場有功功率限定值小于所述需要減少的機組的有功能力值與所述停機順序 選擇參數(shù)相乘的值，則從不控制機組中進(jìn)行挑選，若將不控制機組全部停止不能大于等于 需要減少的機組的有功能力值，則開始停止有功控制機組；
[0038] 若風(fēng)場有功功率限定值大于所述需要減少的機組的有功能力值與所述停機順序 選擇參數(shù)相乘的值，則從有功控制機組中進(jìn)行挑選，若將有功控制機組全部停止不能大于 等于需要減少的機組的有功能力值，則開始停止不控制機組。
[0039] 本發(fā)明提供一種風(fēng)場能量管理的控制系統(tǒng)，包括：
[0040] 第一獲取模塊，用于獲取風(fēng)場中每臺機組的運行狀態(tài)以及控制狀態(tài)；
[0041] 第二獲取模塊，用于獲取所述每臺機組的有功功率、無功功率及風(fēng)速，并根據(jù)所述 有功功率、所述無功功率及所述風(fēng)速計算預(yù)定參數(shù)的數(shù)值；
[0042] 有功控制模塊，用于接收風(fēng)場有功出力調(diào)控指令，并根據(jù)預(yù)定有功功率控制算法 及相對應(yīng)預(yù)定參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行風(fēng)場有功功率的控制；
[0043] 無功控制模塊，用于接收風(fēng)場無功出力調(diào)控指令，并根據(jù)預(yù)定無功功率控制算法 及相對應(yīng)預(yù)定參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行風(fēng)場無功功率的控制；
[0044] 啟停控制模塊，用于根據(jù)預(yù)定風(fēng)場啟停機控制算法及相對應(yīng)預(yù)定參數(shù)的數(shù)值對風(fēng) 場中的機組進(jìn)行開啟和停止控制。
[0045] 其中，所述有功控制模塊包括：
[0046] 有功設(shè)定單元，用于設(shè)定風(fēng)場進(jìn)入限功率區(qū)間參數(shù)λ linut in、退出限功率區(qū)間參數(shù)λ Kc1Ut,計算風(fēng)場有功功率與限定值差值 errori，其中，errori= P linit-p，λ linit ciut> λ linit_ln，Pl1HUt為風(fēng)場有功功率限定值，P為風(fēng)場實時有功功率；
[0047] 標(biāo)志位單元，用于當(dāng)上周期不在限功率區(qū)間內(nèi)，且error'λ linut in或上周期在限 功率區(qū)間內(nèi)，且errori〈Alinit ciut，則限功率標(biāo)志位flag = 1 ;若