以有功损耗最小为目标的风电场有功功率自动分配方法

摘要

本发明涉及一种以场内有功损耗最小为目标的风电场有功功率分配方法，属于新能源接入电力系统的运行和控制技术领域。该方法为：计算各风电机组的单位功率送出损耗，在响应增加风电指令时，优先提高单位功率送出损耗最小的风电机组，在响应降低风电指令时，优先降低单位功率送出损耗最大的风电机组，在风电保持时，启动有功置换功能，降低单位功率送出损耗最大的风电机组出力，提高单位功率送出损耗最小的风电机组出力。本方法能够实时根据风力发电运行状态和风电机组的运行状态，实施最适宜的控制策略，保证准确追踪调度主站下发的控制指令，优化风电场内各风电机组的有功分布，降低风电场的有功功率损耗。

主权项

一种以有功损耗最小为目标的风电场有功功率分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)从风电机组监控系统采集当前并网运行的各风电机组的实时有功出力p^w、有功上限和有功下限从电网调度中心实时采集控制指令p^set，从升压站监控系统实时采集风电场并网点有功出力设定值p^real；2)在风电场的辐射状态电网结构中，定义第i台风电机组发出的电力输送到风电场并网点的支路集合为定义第i台风电机组的发电成本为并满足如式(1)所示的关系：$R_g^i=\underset{j\in {\Omega }_b^i}{\Sigma }{R}_b^j---\left(1\right)$其中，为属于的第j条支路的电阻值，i、j均为正整数；3)根据控制指令p^set判断电网调度主站的接纳风电的能力：3.1)若p^set＞p^real+p^dead，p^dead为给定的风电场有功控制死区，有功控制死区为风电场容量的0.5％～2％，则表征电网调度主站具有继续接纳风电的能力，风电场可增加风电场的有功出力，转步骤4)；3.2)若p^set＜p^real‑p^dead，则表征电网调度主站需要该风电场放弃部分有功出力，以保证电网安全，转步骤6)；3.3)若|p^set‑p^real|＜p^dead，表征当前风电场有功出力满足调度主站要求，风电场出力保持，转步骤7)；4)根据控制指令p^set与计算得到的当前风电场所有并网风电场机组的理论最大可发功率：对所有并网风电机组有功出力进行判定，其中，Ω^R为所有并网运行的风电机组集合，为第i个并网运行风电机组的有功出力上限，由风电机组监控系统根据当前风速和风机参数实时计算得出：4.1)若p^set＞p^w,max，将所有并网风电机组有功出力置为其出力上限，转步骤11)；4.2)若p^w,max≥p^set，转步骤5)；5)设已经并网运行、具备自动调节能力并且风电有功出力可增的风电机组集合为Ω^U，对Ω^U内各风电机组按照发电成本从小到大进行排序，并选择集合Ω^U内前N₁个风电机组构成增功率集合，N₁满足如式(2)所示关系：$\underset{i\in {\Omega }^U}{\overset{i\le N_1}{\Sigma }}({\bar{p}}^{w,i}-p^{w,i})<p^{\mathrm{set}}-p^{\mathrm{real}}<\underset{i\in {\Omega }^U}{\overset{i\le N_1+1}{\Sigma }}({\bar{p}}^{w,i}-p^{w,i})---\left(2\right)$按照式(3)设置上述增功率集合中的风电机组有功出力设定值：$\left\{\begin{array}{c}{p}^{\mathrm{set},1}={\bar{p}}^{w,1}\\ p^{\mathrm{set},2}={\bar{p}}^{w,2}\\ ···\\ p^{\mathrm{set},N_1}=p^{w,N_1}+(p^{\mathrm{set}}-p^{\mathrm{real}})-\underset{j=1}{\overset{N_1}{\Sigma }}(p^{\mathrm{set},j}-p^{w,j})\end{array}\right.---\left(3\right)$式(2)和式(3)的含义是：优先利用发电成本最小的N₁个风电机组来执行风电场增加有功出力的指令；转步骤11)；6)设已经并网运行、具备自动调节能力并且风电有功出力可减少的风电机组集合为Ω^D，并对Ω^D内各风电机组按照发电成本从大到小进行排序，并选择集合Ω^D内前N₂个风电机组构成降功率集合，N₂满足如下关系：$\underset{i\in {\Omega }^D}{\overset{i\le N_2}{\Sigma }}(p^{w,i}-{\underset{‾}{p}}^{w,i})<p^{\mathrm{real}}-p^{\mathrm{set}}<\underset{i\in {\Omega }^D}{\overset{i\le N_2+1}{\Sigma }}(p^{w,i}-{\underset{‾}{p}}^{w,i})---\left(4\right)$按照式(4)设置降功率集合中的风电机组的有功设定值：$\left\{\begin{array}{c}{p}^{\mathrm{set},K}={\underset{‾}{p}}^{w,K}\\ p^{\mathrm{set},K-1}={\underset{‾}{p}}^{w,K-1}\\ ···\\ p^{\mathrm{set},K-N-1}=p^{w,K-N-1}+(p^{\mathrm{real}}-p^{\mathrm{set}})+\underset{j=K-N-1}{\overset{K}{\Sigma }}(p^{w,j}-p^{\mathrm{set},j})\end{array}\right.---\left(5\right)$式(4)和式(5)的含义是：优先降低发电成本最大的N₂个风电机组出力来执行风电场减少有功出力的指令；转步骤11)；7)设已经并网运行、具备自动调节能力的风电机组组合为Ω^K，假设参与控制的风电机组个数为K，并对Ω^K内各风电机组按照发电成本从小到大进行排序；8)对步骤7)形成的发电机组排序进行从小到大进行扫描，假设第i个风电机组有功出力可增，i∈Ω^K，得到其有功功率可增加量为转步骤9)；否则，则转步骤11)；9)对步骤7)形成的发电机组排序进行从大到小进行扫描，并选择前N₃个风电机组构成降功率集合，N₃满足如如式(6)所示关系：$\underset{i\in {\Omega }^D}{\overset{i\le N_3}{\Sigma }}(p^{w,i}-{\underset{‾}{p}}^{w,i})<{\mathrm{\Delta p}}^{w,i}<\underset{i\in {\Omega }^D}{\overset{j\le N_3+1}{\Sigma }}(p^{w,i}-{\underset{‾}{p}}^{w,i})---\left(6\right)$设置第i个机组的有功出力设定值为并按照式(7)设置上述N₃个机组的有功出力设定值：$\left\{\begin{array}{c}{p}^{\mathrm{set},K}={\underset{‾}{p}}^{w,K}\\ p^{\mathrm{set},K-1}={\underset{‾}{p}}^{w,K-1}\\ ···\\ p^{\mathrm{set},K-N-1}=p^{w,K-N-1}+{\mathrm{\Delta p}}^{w,i}+\underset{j=K-N-1}{\overset{K}{\Sigma }}(p^{w,j}-p^{\mathrm{set},j})\end{array}\right.---\left(7\right);$10)若满足i+N₃≥K，则转步骤11)，否则转步骤7)；11)根据步骤4)、步骤5)、步骤6)、步骤8)或步骤10)给出的风电机组有功出力设定值，确定相应的有功控制命令，并通过风电机组监控系统下发分配给各风电机组，由各风电机组跟踪执行。