[发明专利]一种保证柔塔共振穿越的风电场有功功率调度方法

说明书

本发明公开了一种保证柔塔共振穿越的风电场有功功率调度方法。其包括以下步骤：从功率调度系统得到有功功率调控目标值；如果有功功率调控目标值大于全场实时有功功率总和，将可控风机按实时功率和桨角大小划分为7个上调优先级，依次上调风机功率，直至全场有功限定值达到有功功率调控目标值；如果有功功率调控目标值小于全场实时有功功率总和，划分为8个下调优先级，依次下调风机功率，直至全场有功限定值达到有功功率调控目标值，将每台风机有功功率设定值返回给功率调度系统。本发明在功率调度过程中，能保证风机顺利穿越共振转速区间，避免风机停留在共振转速区间，并减少风机穿越共振转速区间的次数，有效降低风机载荷，提升风机的安全性。

技术领域

本发明属于风力发电领域，具体涉及一种保证柔塔共振穿越的风电场有功功率调度方法。

背景技术

目前能源电力转型持续推进，电源结构调整势在必行。风电、光伏发电将是我国发展最快的电源类型，我国电源结构朝着更加清洁低碳的方向发展。常规转型情景下，2035年陆上风电装机容量为7.0亿千瓦，2050年增至9.7亿。在电气化情景下，2035年陆上风电装机容量为8.3亿千瓦，2050年增至13.0亿千瓦。2035年、2050年海上风电装机容量将分别达到0.3亿—0.4亿千瓦、0.7亿—0.8亿千瓦。随着风电装机容量的不断增加，大功率单台风电机组的需求日益迫切。加长叶片，是提升机组发电量的有效手段之一，但由于机组载荷以及塔架高度的限制，叶片的长度不能无限加长。因此，越来越多的厂商利用加高塔架来提升风机的利用小时数或者为加长叶片提供空间，从而提升机组发电量。

但传统塔架的高度达到一定程度后，重量会出现指数型的增加，经济性变得非常低。所以，柔性塔架顺应而生，在有效提高机组发电能力的同时，不会使成本增加太多。由于柔性塔架的固有频率低于叶轮额定转速频率，从叶轮起转到叶轮达到额定转速期间，叶轮会在某个转速点上与塔架发生共振。因此，柔性塔架机组需要避免塔筒与叶轮之间发生共振，一般的处理方式是设计转矩-转速控制器让风电机组快速穿越叶轮共振转速点。由于机组处于叶轮共振转速点附近的转速区间时，极易发生共振现象，并且转矩和转速变化很大，机组的载荷不易控制。

发明内容

为了解决含柔性塔架风电场有功功率调度存在的上述技术问题，本发明提出一种保证柔性塔架共振穿越的风电场的有功功率调度方法。在全场有功功率上调和下调时，采取合理的可控机组优先级划分策略，保证了机组顺利穿越共振转速区间。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：

步骤1、获取调控目标值，从功率调度系统得到有功功率调控目标值，进入步骤2；

步骤2、判断有功功率调控目标值、全场实时有功功率总和的大小，如果有功功率调控目标值大于全场实时有功功率总和，则执行步骤3，否则执行步骤5；

步骤3、划分上调优先级，将可控风机按实时功率和桨角大小分为优先级1、优先级2、优先级3、优先级4、优先级5、优先级6、优先级7，进入步骤4；

步骤4、从优先级1至优先级7依次上调风机功率，直至全场有功限定值达到有功功率调控目标值，对于优先级1的风机按照桨角裕度从小到大的顺序向上调整最小调整量；对于优先级2的风机，根据桨角裕度和实时有功功率函数值的加权值计算每台风机的分配值；对于优先级3的风机，按照实时功率从小到大的顺序分配至额定功率值；对于优先级4的风机，将桨角裕度大于指定值(θ_p)的风机的有功功率设定值设置为共振转速区间上限对应的功率；对于优先级5的风机，根据桨角裕度和实时有功功率函数值的加权值计算每台风机的分配值；对于优先级6的风机其有功功率设定值设置为共振转速区间下限对应的功率；对于优先级7的风机其有功功率设定值设置为额定功率，执行步骤7；

步骤5、划分下调优先级，将可控风机按实时功率和桨角大小分为优先级1、优先级2、优先级3、优先级4、优先级5、优先级6、优先级7、优先级8，执行步骤6；