一种集群风电场有功功率控制方法

摘要

本发明公开了一种集群风电场有功功率控制方法，是一种计算省（自治区）级调度机构下发的有功功率分配到各风电场的计划值的方法，采用本发明提出的有功功率分配计算方法可以确定下一控制周期各大集群风电场的有功出力计划值，通过实时计算电网总接纳风电能力，从而保证了在电力系统安全稳定运行的前提下，各集群风电场出力最大化。本发明考虑电网总接纳能力的变化、各风电场当前出力、风电预测情况以及负荷预测情况等多方面因素，每固定周期计算一次各风场计划，并下发至各风场，该计划为上限值，低于该计划风场可自由发电，高于该计划需要申请。本发明最大限度的提高风电场的发电效率，并保证电力系统最大化接纳风电。

主权项

一种集群风电场有功功率控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)集群风电有功功率控制系统的通信终端从风电场调度中心采集当前第i个风电场的出力第i个风电场的最大出力为第i个风电场功率预测装置预测的下一控制周期风电场的有功出力预测值从省(自治区)级调度机构采集电力系统当前负荷数据当前下发给各风电场的有功功率计划值以及负荷预测系统预测的下一控制周期系统负荷预测值其中t表示当前控制周期，t+1表示下一控制周期，i为风电场中的序号，W表示风电场数据，L表示负荷数据；2)根据以下目标函数和约束条件，通过混合整数规划法计算得到1到n个风电场下一控制周期的并网系数所述目标函数为：$\begin{array}{cc}\max & F=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{K}_i^{t+1}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}|P_{i,\mathrm{plan}}^{t+1}-P_{i,W}^t|}\end{array}$式中：为第i个风电场下一控制周期并网系数，n为风电场的个数，为第i个风电场下一控制周期的有功出力计划值，即为当前第i个风电场的出力；所述约束条件包括系统有功功率平衡约束、备用约束、火电机组出力上下限约束、火电机组开停机时间约束、火电机组爬坡约束、线路潮流约束、风电场出力约束、风电场功率变化约束；所述系统有功功率平衡约束如下式所示，表示各个时刻开机火电机组的出力之和应等于负荷需求与风电场出力之差：$\underset{j}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_j^{t+1}·U_j^{t+1}=\widehat{P_L^{t+1}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(K_i^{t+1}\times \widehat{P_{i,W}^{t+1}}),(j=1,...,m)$式中：m为火电机组数，n为风电场数，为机组j在下一控制周期的有功出力，为火电机组j在下一控制周期的启停状态，即关机状态，为开机状态，为下一控制周期时段的负荷预测值，为第i个风电场下一控制周期的风电场出力预测值；所述备用约束如下式所示，开机火电机组所提供的备用应能够满足负荷与风电预测双重误差所带来的影响：$\underset{j}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{j,\max }·U_j^{t+1}-P_D^{t+1}\ge R_L^{t+1}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(K_i^{t+1}\times R_{i,W}^{t+1}),(j=1,...,m)$$P_D^{t+1}-\underset{j}{\overset{m}{\Sigma }}{P}_{j,\max }·U_j^{t+1}\le R_L^{t+1}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(K_i^{t+1}\times R_{i,W}^{t+1}),(j=1,...,m)$式中：P_j,min为第j个机组最大出力，P_j,max为第j个机组最小出力，为t时段的负荷减去t时段的风电出力的净负荷；为t时段负荷预测误差所要求的备用，为t时段风电预测误差所要求的备用；所述火电机组出力上下限约束如下式所示：$P_{j,\max }·U_j^{t+1}\le P_j^{t+1}\le P_{j,\max }·U_j^{t+1},(j=1,...,m)$火电机组开停机时间约束如下式所示，因机组不能频繁启停，机组在一定时间内开停次数应限制在设定范围以内；$(X_j^{\mathrm{on}}\left(t\right)-T_j^{\mathrm{on}})·(U_j^t-U_j^{t+1})\ge 0,(j=1,...,m)$$(X_j^{\mathrm{off}}\left(t\right)-T_j^{\mathrm{off}})·(U_j^{t+1}-U_j^t)\ge 0,(j=1,...,m)$式中，和分别表示火电机组j到当前累计开机时间和累计关机时间，分别为机组j的最小运行时间和最小停运时间；所述火电机组爬坡约束如下式所示，机组出力在前后两个时段应满足机组爬坡约束：$P_j^{t+1}-P_j^t\le R_u\left(j\right)$$P_j^t-P_j^{t+1}\le R_d\left(j\right)$式中，R_u(j)和R_d(j)分别代表火电机组j的上坡速率限值和下坡速率限值；所述线路潮流约束如下式所示，采用直流潮流来表示网络约束对机组组合的作用：$P_k^{\min }\le P_k^{t+1}\le P_k^{\max }$式中，和分别为线路k的最小传输容量和最大传输容量；所述风电场出力约束如下式所示：$P_{i,W}^{\min }\le P_{i,\mathrm{plan}}^{t+1}\le P_{i,W}^{\max }$式中：为第i个风电场的最大出力；为第i个风电场的最小出力；所述风电场功率变化约束如下式所示，是根据《风电场接入电网技术规定》，确保风电场功率变化率不超过电网调度部门的给定值：$|P_{i,\mathrm{plan}}^{t+1}-P_{i,W}^t|\le {\mathrm{\Delta P}}_{i,\mathrm{rule}}$式中：ΔP_i,rule为电网调度部门的规定的第i个风电场输出功率变化率给定值；3)根据下式计算下一控制周期第i个风电场有功出力计划值：$P_{i,W}^{t+1}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_{i,W}^{\max },& K_i^{t+1}\times \widehat{P_{i,W}^{t+1}}\ge P_{i,W}^{\max }\\ K_i^{t+1}\times \widehat{P_{i,W}^{t+1},}& K_i^{t+1}\times \widehat{P_{i,W}^{t+1}}<P_{i,W}^{\max }\end{array}\right..$