[发明专利]配有储能电站的分散式风电场有功优化调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种配有储能电站的分散式风电场有功优化调控方法,属于风电场并网运行有功功率控制技术领域。

背景技术

随着国家对可再生能源发电的高度重视，我国风电已成为优化能源结构和推动可持续发展的重要新兴产业。但是随着大规模风电并网之后,电力系统的安全性、可靠性、电能质量以及电网调度都会受到风力发电波动性和随机性的影响。集中式大电网具有强耦合性，且不能灵活可靠地跟踪变化。而分散式接入风电项目是指位于用电负荷中心附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所产生的电力就近接入电网，并在当地消纳的风电项目。它可以较好的解决集中式风力发电并网所产生的一些问题。在此背景下，国家提出了发展分散式风电的政策。

配有储能电站的分散式风电场直接接入低压配电网可以降低输电网损耗与投资费用，提高配电网的供电可靠性，很大程度上确保能源安全。然而随着对风电场输出电能质量、节能降损及电网安全稳定要求日趋提高，通过开展对配有储能电站的分散式风电场有功优化与运行问题的研究，是降低电网损耗和保证电网稳定运行的最有效手段。通过对有功电源（风机与储能电站）的合理配置及有功损耗的合理调控，可以降低电网频率波动、减少电网有功损耗，从而使电力系统能够安全稳定运行。

针对风电场的有功控制及优化研究，已提出了不少的优化方法。提出单台风 电机组在高风速、中风速和低风速阶段可进行各台风电机组之间的有功功率协调控制策略，提高风电场发电裕度；提出一种将风机转子动能作为能量储存装置的一种风电场控制方法，以减少短时电能波动，提高风电场并网稳定性；综合考虑与输出功率波动关系最为密切的机组，并对其出力进行控制来抑制出力的波动等。这些方法都可以实现风场的有功优化。

但针对于配有储能电站的分散式有功优化问题，现在国内外的研究很少。且上述优化方法没有考虑到风电机组发出的有功功率与其自身损耗之间的多维函数关系，因此无法在满足并网点频率波动安全范围内尽可能使风力发电机组整体损耗达到最小。

发明内容

发明目的

本发明提供一种配有储能电站的分散式风电场有功优化调控方法，其目的是解决以往的方式所存在的并网点频率波动安全范围内风力发电机组整体损耗过大的问题，其针对风场不同的运行条件建立多目标函数，在有效控制频率波动的同时，还能够减少风机变桨载荷，降低风电场有功损耗。

技术方案

一种配有储能电站的分散式风电场有功功率的控制方法，其特征在于：其步骤如下：

第一步，通过SCADA检测控制和采集系统测出风场风速、风机转速、各机组有功功率、变电站侧有功功率、机组及入网侧三相电压、电流、频率、功率因数、储能系统充放电功率和并网点电能质量数据，然后将这些数据通过通讯线缆发送控制中心；

第二步，设定风功率波动与机组出力约束条件为:

P_i,min≤P_i≤P_i,max（1）

（1）式为机组出力上下限约束；（2）式为考虑储能系统的风电场功率波动范围约束，在1min或30min的时间窗内，系统合成输出功率的变化幅度必须不大于风电场总额定输出功率p_rated的γ₁或γ₃₀，γ₁与γ₃₀由电网导则规定，系统合成输出功率的变化幅度为最大值减去最小值之差；

第三步，通过实时测量得到的风机出口电压U_f，架空线路电流I，箱变空载损耗率和额定负载下损耗率β₁、β₂，得到风场内的线路总损耗P_L，经整理得到为：

其中c₁,c₂,c₃为系数，表达式如下：

其中：a为功率输出系数；N为风机数；P_e为每台风机额定容量；I为架空线路电流值；r为架空线单位长度电阻值；L为架空线各条线路的长度；N₁为风机出口电缆条数；S_t为箱变容量；r_c为电缆线单位长度的电阻值；L_c为电缆线长度；

第四步，计算另外两个优化目标：变桨距气动阻力系数C_d、并网点的频率波动Δf：