[发明专利]以有功损耗最小为目标的风电场有功功率自动分配方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源接入电力系统的运行和控制技术领域，特别涉及以场内有功损耗最小为目标的风电场有功功率自动分配方法。

背景技术

近年来，全国众多大型风电基地的建成投产，改变了原有的电源结构，风电对电网的影响逐步增大，由只对局部电网的无功电压影响，上升到对大电网调峰、调频的影响。国家电网公司发布的《风电场接入电网技术规定》指出：“风电场应具备有功功率调节能力，能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。为了实现对有功功率的控制，风电场应配置有功功率控制系统，接收并自动执行调度部门远方发送的有功功率控制信号。”按照规定要求，风电场应积极建设有功功率自动控制系统，满足电网公司要求，提高电网风电功率自动调节水平，确保电网稳定运行。

能量管理系统(EMS)传统意义上的自动有功控制(AGC)模块主要调节对象为火力发电机组和水力发电机组，在确保电网频率稳定方面发挥了重要作用。借鉴电网调度原EMS系统中AGC模块成功的运行经验，风电有功自动控制系统应根据电网EMS和风电场实时数据采集系统的实时信息、电网发电计划以及风电场功率预测系统信息，通过对风电场上网有功功率的控制调节，达到对大型风电场内几十台风电机组的有功功率控制。

在实际运行中，电网调度端AGC系统将每个大型风电场看成一台机组，作为系统的控制对象。电网调度端AGC系统参考发电计划和风功率预测结果进行指令计算，然后发送有功功率指令到风电场端AGC模块。风电AGC模块根据接收到的调度有功功率指令通过分配计算出每台风机的有功输出目标，最后将目标下发到每台风机实现风机功率的调节。

考虑到风电场内的集电线路、变压器等有功损耗，调度端的有功功率指令指的是风电场内所有风机的有功总加，此时调度端下发给风电场的有功功率指令其实只有一个数值。风电场AGC模块虽然需要控制场内几十台风机的有功出力，但最终只要使风电场送出线路的上网总有功达到调度有功控制指令值即可。

本发明方法是以电网调度主站、风电场升压站监控系统以及风电机组监控系统等软硬件结构为基础的风电场有功出力控制方法。其中涉及的已有的软硬件结构包括：电网调度主站是指设置在电网调度(控制)中心，站在全电网角度，通过控制分析计算并发出各风电场有功功率控制指令的计算机系统及软件。风电场升压站监控系统，是指风电场采集高压并网变电站实时数据，并对变电站进行控制的计算机系统及软件。风电机组监控系统是以计算机技术和通信技术为基础对风电机组运行过程进行实时监视和控制的计算机系统及软件。

为了实时追踪调度主站下发的有功控制指令，风电场一般采用调节并网风电机组的有功出力的自动控制手段，传统的有功功率分配方法只是把功率调整量以等功率裕度或者等比例的方式简单分配到各台机组，实际上风电场内电网呈现典型的“微电网”特点，各风电场与并网点电气距离并不相同，在同样的有功控制指令条件下，不同的有功分配方式，可能带来风电场内各集电线路及变压器上不同的网络损耗，导致风电上网并不相同。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提出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，以适应目前风力发电的快速波动化、降低风电场有功功率损耗的多重控制需求。

本发明提出的一种以(场内)有功损耗最小为目标的风电场有功功率分配方法，其特征在于，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p^w，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(即该风电机组的单位功率送出损耗)为并满足如式(1)所示的关系：