[发明专利]一种基于自适应极点配置的风电场有功功率在线控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统运行与控制领域，具体涉及基于自适应极点配置的风电场有功功率在线控制方法。

背景技术

随着煤炭、石油等不可再生资源的日益枯竭以及能源困局的日益严峻，风能、太阳能、潮汐能及生物质能等可再生能源在世界范围内愈发备受关注。风电是可再生能源发电技术中技术最成熟、最具开发价值的可再生能源。发展风电对于保障能源安全，调整能源结构，减轻环境污染，实现可持续发展等都具有非常重要的意义。

自然界风能的间歇特性决定了风电功率具有很强的波动性，随着大规模风电接入电网，这种风能功率波动将给电网的安全经济运行带来巨大挑战。针对电网的功率需求对风电场实际输出功率进行快速的有功功率控制和调节，将可以提高风电场输出功率的电能质量，缓解电力系统调峰、调频的压力，有效提高电网对风电的接纳能力。

目前，国内外对于风电并网的有功功率控制课题的研究越来越广泛和深入。在风电场有功功率控制方法中，最基础的方法是采用基于风电机组的有功功率控制策略，该方法针对风电场内每一台风电机组的有功功率输出进行控制，包括最大功率追踪控制、平均功率控制、随机最优控制等，使各风电机组的有功功率输出满足整个风电场有功功率输出的要求。

但该方法对于含有成百上千台风机的大型风电场而言过于复杂和繁琐，控制成本过高。因此针对大型风电场，应该采用风电场模型对风电场进行整体有功功率控制，利用调度中心发布的日前调度计划确定风电场实际有功功率输出值并合理地分配给风电场内的风电机组，使风电场的有功功率输出满足调度计划。但是，由于采用的控制模型的固化以及在线数据的实时变化，且未考虑实时电网频率的变化，使得使用单一风电场模型进行风电场有功功率控制和调度的准确度较低。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于自适应极点配置的风电场有功功率在线控制方法。该方法能够更有效的对风电场有功功率输出进行在线控制，提高风电并网实时调度的准确度，从而能够提升风电并网的稳定性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于自适应极点配置的风电场有功功率在线控制方法,包括如下步骤：

S1、利用风电场在线监测系统对电网频率以及风电场内各台风电机组的运行状态进行实时监测，得到电网频率波动状况和各台风电机组的运行状态；

S2、利用含自适应定向遗忘的最小二乘法对风电场控制模型进行在线识别，得到风电场控制模型的数学表征；

S3、根据风电场控制模型的数学表征，利用极点配置器对风电场控制模型进行调整，计算得到风电场有功功率实时调度因子；

S4、利用风速预测数据及风电场内风电机组的运行状态得到风电预测功率，从而得到风电场初步发电计划；

S5、根据风电场有功功率实时调度因子计算风电场实时有功功率需求，对风电场初步发电计划进行调整，得到风电场实时发电计划；

S6、得到风电场实时发电计划之后，根据风电场内风电机组的运行状态，按照风电预测功率对风电场内可运行风电机组进行功率分配，并向风电机组发布发电控制命令，使各风电机组发出相应的有功功率。

在上述方案的基础上，步骤S2中，风电场控制模型的传递函数为：

式中，m，n是多项式的阶数，用来定义多项式A(z^-1)和B(z^-1)的模型结构参数；z是离散控制系统中Z变换的离散变换变量；d是离散变换变量的阶数；a_i和b_j是风电场控制模型的传递函数中的未知参数，i＝1…n，j＝1…m。

在上述方案的基础上，为了计算模型参数a_i和b_j，从初始状态开始，在每一个时间步长k下，对模型参数进行在线迭代计算，模型输出y_k的估计值计算式如下：

式中，向量Θ_k-1包含在k-1步长下计算的模型参数的估计值和向量Φ_k包含之前各个步长时模型的输入值u和输出值y；m,n是公式多项式的阶数，d是离散变换变量的阶数，k是时间步长，是模型输出y_k的估计值；

当模型的输出值y_k达到要求，即可确定模型参数a_i和b_j，从而在线的识别风电场控制模型。