风电场并网协调控制方法

摘要

本发明涉及风电场并网协调控制方法，属于风电场并网控制技术领域；风电场的协调控制就是单机设备信息的采集、风电场对采集信息的分析和电网调度对信息的应用；本发明根据风机、风场和电网三级联合协调的框架，完整的实现了各级各环节的功能和相互协调关系，从而使风电场整体对于电网呈现出传统发电厂的运行和调控特性，减少其对于电网的冲击和影响，甚至为电网的调频、调压等提供必要的支持；本发明站在全局和宏观的角度，通过现代通信和分析计算技术能力的支持，利用横向整体和纵向整体的联合协调和相互支持，消除或降低风机个体的缺陷和负面影响，从而使风电场整体呈现出对于电网的友好特性，提高其并网运行小时数，大大提高经济效益。

主权项

1.一种风电场并网协调控制方法，其特征在于，该协调控制方法步骤如下：（1）采集风电场中单机设备信息，包括风机、发电机、变电站、气象站相关设备的运行状态及技术特征参数；（2）对采集的全场单机设备信息和现场风功率预测信息进行汇总，进行发电能力统计，全场的场是指对应于同一个并网点或公共连接点的所有机组的集合，在组织机构上属于同一个风场或是多个风场的集群；（3）综合分析风电场的现场风功率预测、检修计划和发电能力统计信息生成发电能力计划，并将该发电能力计划和调度风功率预测信息上报给电网调度TSO；（4）电网调度TSO根据上报的全场发电能力计划、全网运行和控制的需要，选择相应的有功、无功协调控制方式；（5）根据采集的并网点或公共连接点测量值判断电网处于正常稳态或事故状态；（6）若处于稳定运行状态，则屏蔽低电压穿越功能，将所选有功、无功控制策略转化为风电场特定时刻有功、无功出力的确切目标值；并将目标值下达给AGC/AVC执行装置，由储能控制和出力分派模块通过与风电场实测出力值进行比较，根据协调调度原则，转化为对各机组、储能装置以及无功补偿装置的具体目标值，并下达给各机组和设备执行；所述有功协调控制策略包括如下方式：平衡控制：将风电场有功出力根据调度指令逐步上调或下调至一个恒定值；备用控制：根据最大有功出力能力，风电场被要求保持一定的恒定的备用容量，以便参与频率调节；限制爬坡率：根据电网并网的技术指标，限制全场有功出力相对于时间的变化率；拥塞管理：根据风电场发电能力计划，向风电场下达有功出力调节的指令；利用备用容量进行一次调频：风电机组按照以下方式根据频率变化改变出力：P_T＝P_T0+K(f-f₀)；$K=\frac{1}{s}·\frac{P_{\mathrm{Tdisp}}}{f_0},$P_T为风机功率，P_Tdisp为给定风速下最大发电功率，P_T0为额定频率下风机功率，s=5％；如果将整个风场看做一台发电机，为全风场规定相似的频率特性：可以根据全场风机特性的统计，折算出风场的频率特性K_WF；利用风机储存的动能进行一次调频：风机储存的动能计算为：J为风机转子惯量，为其转速；其惯性常数为：S为风机额定视在功率；二次调频：根据调度的指令调节有功出力以达到区域平衡和无差调节，本质是执行调节特定的有功出力的指令；所述无功协调控制策略包括如下方式：指定无功输出：调度直接向风电场下达指定的无功出力指标；自动电压控制：根据指定的电压指标V_ref，对指定的受控母线电压V_meas进行检测，经比较其差值计算控制电压所需求的全场无功出力在获得电压偏差后，采用无功对电压变化的敏感系数K_pv来确定无功需求；ΔV＝V_ref-V_meas，敏感系数主要由与风电场连接的地区电网决定，可以手动选择或者根据较长时期内由两个电压和无功的采样点来计算：则电压控制所需求的无功变化量为：ΔQ＝K_pvΔV；全场无功出力指标为：控制远端负荷母线电压：根据输电线路的阻抗估算电压的降落，并将其修正在并网点电压指标上，以此进一步支持系统的电压调节：其中是远端受控母线的电压指标，V_loss是传输线路造成的电压降落；（7）若处于电网事故状态，则屏蔽有功无功的协调控制，启动低电压穿越功能，维持机组并网。