專利名稱：用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率自動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率自動控制方法，屬于新能源 發(fā)電技術(shù)中的風(fēng)電場控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近10年來，風(fēng)力發(fā)電在全球以年增長率超過30%而成為發(fā)展最快的清潔能源。目 前，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)等核心控制技術(shù) 尚未實現(xiàn)國產(chǎn)化，機組控制系統(tǒng)、風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)等相關(guān)控制產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口。隨著風(fēng)電 場數(shù)量的增加和規(guī)模的擴大、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。風(fēng)電場中央監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)用于集中和遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)電機組和風(fēng)電場的運行， 運用現(xiàn)代信息和通訊技術(shù)，實時收集、分析并報告各風(fēng)電場的風(fēng)力狀況和機組、風(fēng)電場運行 狀況監(jiān)測數(shù)據(jù)，自動或根據(jù)管理人員反饋的指令對風(fēng)電機組和風(fēng)電場運行進(jìn)行效率優(yōu)化和 安全保障控制?，F(xiàn)有的風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)，例如丹麥Vestas公司的VestasOnline，一般由三 部分組成中央集控(站控層)、就地控制(現(xiàn)地層)、遠(yuǎn)方控制。監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種 功能，如數(shù)據(jù)采集與處理功能、控制功能、報警功能、畫面顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、打印報表、操作權(quán) 限、多種曲線顯示等，滿足運行人員的各種需要，使運行人員可以在風(fēng)電場中控室或遠(yuǎn)方進(jìn) 行監(jiān)視與控制，同時風(fēng)電運營公司通過該系統(tǒng)可以對各地的風(fēng)電場的運行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān) 控和管理，解決了風(fēng)電運營公司以前難以對各地的風(fēng)電場統(tǒng)一管理的問題，并且可以對風(fēng) 電場中的多種風(fēng)電機組進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，實現(xiàn)了風(fēng)電場無人值守的目標(biāo)。目前，我國風(fēng)電場多為大規(guī)模風(fēng)電場集中接入電力系統(tǒng)，風(fēng)電場的總?cè)萘恳话阌?幾十兆瓦到幾百兆瓦，國內(nèi)風(fēng)電運營公司下屬的風(fēng)電場的遠(yuǎn)程監(jiān)控和運營情況只能通過風(fēng) 電機組廠商各自配套的監(jiān)控軟件來實現(xiàn)，由于國內(nèi)風(fēng)電機組機型的多樣性，而每一種機型 的控制系統(tǒng)都不一樣，都需要一套相應(yīng)的中央集控軟件和相應(yīng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，這些軟件 隨著廠商的不同而不同，無法提供在線自動功率調(diào)節(jié)功能，風(fēng)電場的輸出功率調(diào)節(jié)大多采 用人工設(shè)定的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，響應(yīng)慢，效率低，無法滿足電網(wǎng)對其可控及可調(diào)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)無法實現(xiàn)風(fēng)電場在線自 動功率調(diào)節(jié)的問題，提供一種用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率自動控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功 功率自動控制方法，具有(1)最大出力模式控制程序；(2)計劃跟蹤模式控制程序；(3)自 適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制程序。所述的用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率自動控制方法包括以下步驟a、判斷控制模式，若為最大出力模式，進(jìn)入步驟b，若為計劃跟蹤模式，進(jìn)入步驟 c，若為自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式，進(jìn)入步驟d，
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b、根據(jù)設(shè)定的有功最大變化率λ，按每分鐘增加λ Pmax將風(fēng)電場實時有功出力 調(diào)節(jié)至min{Pmax，Pava}，其中，Pmax為風(fēng)電場的最大有功出力，Pava為風(fēng)電場可用最大有功出 力，當(dāng)風(fēng)電場裝機容量Pins < 30麗時，λ · Prmax彡6MW/min,當(dāng)30麗彡P(guān)ins彡150麗時， 入· Pr隱(Pins/5，當(dāng) Pins > 150麗時，λ · Prmax ( 30MW/min，進(jìn)入步驟 e，C、根據(jù)設(shè)定的有功最大變化率λ，按每分鐘增加λ Pmax將風(fēng)電場實時有功出力調(diào) 節(jié)至min{Pplan，PavJ，其中，Pplan為調(diào)度部門下發(fā)的發(fā)電計劃，進(jìn)入步驟e，d、判斷電網(wǎng)頻率信息，當(dāng)電網(wǎng)頻率高于50. 2Hz，根據(jù)設(shè)定的有功最大變化率λ， 按每分鐘減少λ Pmax將風(fēng)電場實時有功出力下調(diào)至α Ppre，當(dāng)電網(wǎng)頻率低于49Hz，按每分鐘 增加λΡ_將風(fēng)電場實時有功出力上調(diào)至min{i3Ppre，Pava}，其中，α為下調(diào)系數(shù)，范圍為0 至0.8，β為上調(diào)系數(shù)，范圍為1至1.5，Ppre為當(dāng)前風(fēng)電場有功功率輸出，進(jìn)入步驟e，e、將得到的風(fēng)電場實時有功出力按風(fēng)電機組容量比例分配到每臺風(fēng)電機組，進(jìn)行 有功調(diào)控，完成一次風(fēng)電場有功出力控制，f、對調(diào)控后的風(fēng)電場實時有功出力進(jìn)行采樣，若滿足有功出力調(diào)控指令的要求， 退出控制，等待下一個調(diào)控指令，否則，經(jīng)Is延時，回到步驟a。本發(fā)明的有益效果如下(1)本發(fā)明為風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)提供了風(fēng)電有功功率自動控制方法，具有比較強大 的風(fēng)電功率自動化控制功能，并能夠較好地與我國電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)接口，將風(fēng)電場的運 行數(shù)據(jù)發(fā)送到電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，并從調(diào)度系統(tǒng)接收電網(wǎng)的調(diào)度指令，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心的要 求、地區(qū)電網(wǎng)運行的需求和風(fēng)電場的工況進(jìn)行電力實時輸出與運行控制，能夠在風(fēng)電場級 對風(fēng)電場的實時出力進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，有利于并網(wǎng)風(fēng)電場與接入地區(qū)電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)配合運 行。(2)本發(fā)明的風(fēng)電有功功率自動控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電場的自動化、提高運行及
管理水平。


圖1為本發(fā)明中風(fēng)電有功功率自動控制功能示意圖。圖2為圖1中風(fēng)電有功功率自動控制程序的流程圖。
具體實施例方式下面參照附圖并結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是本發(fā)明不限于所給 出的例子。如圖1所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率自動控制方法，具有(1) 最大出力模式控制程序；(2)計劃跟蹤模式控制程序；(3)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制程序。實施例一如圖2所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率自動控制方法中采用最 大出力模式的自動控制程序。該并網(wǎng)風(fēng)電場總有功容量為100麗，無功容量為士33. 5MVar，由67臺單機有功 容量為1.5麗、無功容量為士0. 5MVar的雙饋異步風(fēng)電機組構(gòu)成，風(fēng)電場初始有功出力為 60MW，每臺風(fēng)電機組的初始有功出力為0. 89MW，每分鐘最大有功變化率為額定有功容量的2%。隨著風(fēng)速變化使風(fēng)電場的最大有功出力增加到70MW，由于最大有功變化率的限制，風(fēng) 電場將逐步調(diào)整其有功出力，風(fēng)電場有功出力每分鐘調(diào)整2MW，即每臺風(fēng)電機組每分鐘調(diào)整 有功出力0. 03麗。這樣，經(jīng)過5分鐘的調(diào)控，風(fēng)電場可以將有功出力調(diào)整到70MW，完成風(fēng)速 變化要求的有功調(diào)整量，此時，每臺風(fēng)電機組的有功出力為1. 045MW。實施例二 如圖2所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率控制方法中采用計劃跟 蹤模式的自動控制程序。該并網(wǎng)風(fēng)電場總有功容量為100麗，無功容量為士33. 5MVar，由67臺單機有功 容量為1.5麗、無功容量為士0. 5MVar的雙饋異步風(fēng)電機組構(gòu)成，風(fēng)電場初始有功出力為 60麗，每臺風(fēng)電機組的初始有功出力為0. 89麗，每分鐘最大有功變化率為額定有功容量 的2%。隨著風(fēng)速變化使風(fēng)電場的最大有功出力增加到80MW，此時，調(diào)度中心下發(fā)計劃為 70MW，由于最大有功變化率的限制，風(fēng)電場將逐步調(diào)整其有功出力，風(fēng)電場有功出力每分鐘 調(diào)整2MW，即每臺風(fēng)電機組每分鐘調(diào)整有功出力0. 03MW。這樣，經(jīng)過5分鐘的調(diào)控，風(fēng)電場 可以將有功出力調(diào)整到70MW，完成風(fēng)速變化要求的有功調(diào)整量，此時，每臺風(fēng)電機組的有功 出力為1. 045MW。實施例三如圖2所示，本發(fā)明用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率控制方法中采用自適應(yīng) 調(diào)節(jié)模式的自動控制程序。該并網(wǎng)風(fēng)電場總有功容量為100麗，無功容量為士33. 5MVar，由67臺單機有功 容量為1.5麗、無功容量為士0. 5MVar的雙饋異步風(fēng)電機組構(gòu)成，風(fēng)電場初始有功出力為 80麗，每臺風(fēng)電機組有功出力為1. 19麗。此外，由于頻率為系統(tǒng)全局量，即系統(tǒng)各處頻率 相同，故可以根據(jù)風(fēng)電場出口變電站實測的頻率作為系統(tǒng)頻率量，設(shè)風(fēng)電場有功下調(diào)系數(shù) 為0. 72首先，測得系統(tǒng)頻率為50. 9Hz，在50. 2Hz 51Hz之間，頻率出現(xiàn)異常，需要風(fēng)電場 調(diào)整有功出力對系統(tǒng)進(jìn)行支持；其次，根據(jù)設(shè)定的最大有功變化率，每分鐘最大有功變化為 20MW,由于求得風(fēng)電場每分鐘的有功出力變化為22. 4MW，大于20MW，故取為20MW ；此時風(fēng) 電場的有功出力降低至60麗，將20麗的有功出力調(diào)整量按風(fēng)電機組容量比例分配到各臺 風(fēng)電機組后為每臺風(fēng)電機組降低0. 3麗，調(diào)整后每臺風(fēng)電機組的有功出力為0. 89麗，由于 風(fēng)電場所連接的主電網(wǎng)內(nèi)的調(diào)頻機組也參與調(diào)頻，經(jīng)過一次有功調(diào)控后，系統(tǒng)頻率恢復(fù)到 50. 5Hz。經(jīng)Is延時后，風(fēng)電場出口變電站的實測系統(tǒng)頻率為50. 4Hz，仍然異常，重復(fù)上述步 驟進(jìn)行風(fēng)電場有功出力的調(diào)節(jié)。此時，求得風(fēng)電場每分鐘的有功出力變化16. 8MW，此時風(fēng)電 場的有功出力降至43. 2MW，將16. 8MW的有功出力調(diào)整量按風(fēng)電機組容量比例分配到各臺 風(fēng)電機組后每臺風(fēng)電機組降低0. 25MW，調(diào)整后每臺風(fēng)電機組的有功出力為0. 64MW，再配合 主電網(wǎng)的調(diào)頻，系統(tǒng)頻率恢復(fù)至49. 8Hz，在正常范圍內(nèi)。采用發(fā)明的風(fēng)電場能量管理系統(tǒng)， 能夠充分兼顧系統(tǒng)運行的特殊需求，積極參與系統(tǒng)調(diào)頻。
權(quán)利要求
用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率自動控制方法，其特征在于具有(1)最大出力模式控制程序、(2)計劃跟蹤模式控制程序、(3)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率自動控制方法，其特征 在于，包括以下步驟a、判斷控制模式，若為最大出力模式，進(jìn)入步驟b，若為計劃跟蹤模式，進(jìn)入步驟c，若 為自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式，進(jìn)入步驟d，b、根據(jù)設(shè)定的有功最大變化率λ，按每分鐘增加λΡ_將風(fēng)電場實時有功出力調(diào) 節(jié)至min{Pmax，Pava}，其中，Pmax為風(fēng)電場的最大有功出力，Pava為風(fēng)電場可用最大有功出 力，當(dāng)風(fēng)電場裝機容量Pins < 30麗時，λ · Prmax彡6MW/min,當(dāng)30麗彡P(guān)ins彡150麗時， 入· Pr匪(Pins/5，當(dāng) Pins > 150麗時，λ · Prmax ( 30MW/min，進(jìn)入步驟 e，c、根據(jù)設(shè)定的有功最大變化率λ，按每分鐘增加λPmax將風(fēng)電場實時有功出力調(diào)節(jié)至 min{Pplan, PavJ，其中，Pplan為調(diào)度部門下發(fā)的發(fā)電計劃，進(jìn)入步驟e，d、判斷電網(wǎng)頻率信息，當(dāng)電網(wǎng)頻率高于50.2Hz，根據(jù)設(shè)定的有功最大變化率λ，按每 分鐘減少λ Pmax將風(fēng)電場實時有功出力下調(diào)至CiPpre，當(dāng)電網(wǎng)頻率低于49Hz，按每分鐘增 加λΡ_將風(fēng)電場實時有功出力上調(diào)至min{i3Ppre，Pava}，其中，α為下調(diào)系數(shù)，范圍為0至 0.8，β為上調(diào)系數(shù)，范圍為1至1.5，Ρρμ為當(dāng)前風(fēng)電場有功功率輸出，進(jìn)入步驟e，e、將得到的風(fēng)電場實時有功出力按風(fēng)電機組容量比例分配到每臺風(fēng)電機組，進(jìn)行有功 調(diào)控，完成一次風(fēng)電場有功出力控制，f、對調(diào)控后的風(fēng)電場實時有功出力進(jìn)行采樣，若滿足有功出力調(diào)控指令的要求，退出 控制，等待下一個調(diào)控指令，否則，經(jīng)Is延時，回到步驟a。
全文摘要
用于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)電有功功率自動控制方法，其特征是具有(1)最大出力模式控制、(2)計劃跟蹤模式控制、(3)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式控制。本發(fā)明具有比較強大的風(fēng)電場接入電網(wǎng)的電力實時輸出與運行控制功能，能夠較好地與我國電網(wǎng)調(diào)度接口，有利于并網(wǎng)風(fēng)電場與接入地區(qū)電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)配合運行，提高風(fēng)電場的自動化控制及管理運行水平。
文檔編號H02J13/00GK101917023SQ20101026903
公開日2010年12月15日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者石磊, 陳寧 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院