[发明专利]一种风电场实时测试与评估系统及其方法

说明书

本发明公开了一种风电场实时测试与评估系统及其方法，属于新能源发电的技术领域，将风速、风电场PCC点瞬时电压、风电场功率预测信息、风电场电网调度指令等外部关键输入量实时引入，作为数字风电场的外部激励，将数字风电场实时仿真数据和实际风电场实测数据进行存储、处理与显示，包含测量子系统、通信子系统、风电场实时仿真子系统和数据存储/处理/显示子系统；根据风电场不同测评条件和需求，提出了离线和在线、单一控制和多种控制等多种测评方法，以实现风电场运行特性和控制性能更可靠、更经济、更高效的测试与评估，具有良好的实用性。

技术领域

本发明属于新能源发电的技术领域，具体而言，涉及一种风电场实时测试与评估系统及其方法。

背景技术

当前，风电产业日臻稳健，风电技术日益进步，无论从量上，还是从质上，风电都取得了巨大进展。然而，作为一种不稳定能源，风电大规模接入电力系统，也带来了无法忽视的问题，诸如短路容量增加、电能质量恶化、系统稳定性变差等。随着风电渗透率的不断提高，一方面，风电对电网安全性、稳定性的影响愈来愈明显，已经不容回避。另一方面，电网对风电的并网性能也提出愈来愈严格的要求，已是大势所趋。实际上，电力系统越来越将风电视作一种类同水电、火电等的常规能源，要求风电具备功率控制能力、调频能力、调压能力、故障穿越能力等“常规”能力。

近年来，随着风电平价上网政策的逐步推进和落实，风电相对于水电、火电等常规能源的政策红利正在消退，风电运营商对于风电场运营效益提升的要求也愈发强烈。同时，随着风电产业的深入发展，风电等新能源的开发与利用不再局限于大规模接入电力系统的传统形式，呈现出多样化的特点。总体而言，风电产业呈现出安全可靠、高效友好和环保经济的全新发展态势。

风电场作为与电网直接电气连接的整体单元，其运行特性和控制性能对于风电运营商和电网运营商至关重要。同单台风力发电机组相比，风电场空间规模大，设备数量多，运行方式多样，控制算法复杂，尤其是各种风电场优化技术，比如智能控制技术等的引入。因此，风电场运行特性和控制性能的测试与评估一直以来都是行业技术难点。采用风电场直接测试，并基于测试数据进行评估的方法，无论时间成本，经济成本，还是技术成本都很高，还存在效率低、灵活性差等缺点。为此，风电行业相关人员和机构也已开展了风电场模型数字仿真，以及风电场硬件在环系统等软/硬件平台的开发与研究。这些工作为风电场运行特性和控制性能的测试与评估提供了较大支持。然而，这些方法也存在很大的局限性，主要体现在以下三个方面：

第一，某些模型难以反映实际风电场关键输入量的实际特性。比如，现有电网模型难以反映实际电网的特性，现有风速模型难以反映风电机组侧实际风速的特性，等等。这些模型涉及风电场关键输入量，其准确性对于实际风电场运行特性和控制性能测试与评估的准确性会产生直接重要的影响。

第二，难以对实际风电场运行特性和控制性能进行可靠性测试与评估，因为通常缺乏对应实际风电场的相应直接测试数据。即使有相应直接测试数据，亦存在上述第一条局限性所述的问题。

第三，仿真与实测分离，存在仿真数据和实测数据不同步的问题，为风电场运行特性和控制性能的测试与评估带来不利影响，也增加了数据存储和处理的负担。

目前，这些问题已对包括风电机组制造商、风电运营商等在内的风电参与方带来了不同程度的困扰。比如，限制了风电机组制造商对风电场优化技术的开发和测试，限制了风电运营商对风电场优化技术的评估和应用，等等。这些问题，阻碍了风电场优化技术的开发和应用，阻碍了风电行业对于风电场运行特性和控制性能测试与评估的标准化进程，制约着风电行业的高质量发展。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术方法或手段存在的问题和不足，本发明提出了一种风电场实时测试与评估系统及其方法，以实现风电场运行特性和控制性能更可靠、更经济、更高效的测试与评估，促进风电场控制技术，尤其是风电场优化控制技术的开发和应用，推动风电行业对于风电场运行特性和控制性能测试与评估的标准化进程。

本发明所采用的技术方案为：