[发明专利]基于功率预测信息的风电场有功优化控制方法

摘要

本发明提出了一种基于功率预测信息的风电场有功优化控制方法，该方法基于超短期风电功率预测，考虑风电场运行的各种限制，以平滑各机组的出力并减少机组控制系统的动作次数为目标，采用优化算法，使得各机组输出功率变化最优。与现有风电场常用的变比例分配算法相比，采用本方法能够减少风电机组出力大幅度波动次数，减少量最高可达100%，从而减少了风电场的总调节次数，既有助于降低风电场维护成本，也有益于减小功率调节对风电机组的使用寿命的影响。

主权项

一种基于功率预测信息的风电场有功优化控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：(1)根据电网在线调度周期T设定风电功率预测周期TP、风电场内指令下发周期TW，其中，TP≤TW≤T；如果电网在线调度指令大于等于调度时刻风电场预测风电功率，则风电场内所有机组采用最大功率追踪控制；如果电网在线调度指令小于调度时刻风电场预测风电功率，则采用下述步骤(2)～步骤(5)的优化调度方法分配有功指令至各台机组；其中，电网在线调度周期T、风电功率预测周期TP、风电场内指令下发周期TW的单位是分钟；(2)读取各风机当前发出的有功功率Pn，n是机组的编号；以读取有功功率Pn的时间点为初始时间点，进行超短期风功率预测，预测未来4小时内机组有功出力；读取机组第m个风电功率预测周期对应时间点的预测输出功率PPm，并分别读取第m‑2、m‑1、m+1、m+2四个风电功率预测周期对应时间点的预测输出功率；根据m点、m‑2点、m‑1点、m+1点、m+2点的有功出力预测值计算用于判断风机出力趋势的参数P′Pm： P ′ Pm = 1 5 Σ i = 1 5 P P ( m + 3 - i ) 公式(1)其中，m表示风电功率预测周期的个数，m为整数，且m≥3；(3)根据预测点m与当前间隔时间确定表示参数P′Pm和当前有功功率Pn的相关系数ηm，确定方法为： η m = 1 0 < mT P ≤ 60 ( min s ) 0.5 60 < mT P ≤ 120 ( min s ) 0.2 120 < mT P ≤ 180 ( min s ) 0.1 180 < mT P ≤ 240 ( min s ) 公式(2)其中，m表示风电功率预测周期的个数，m为整数，且m≥3，mTP为当前间隔时间；TP为风电功率预测周期；(4)重复步骤(2)、(3)，另外再选取第2m、第3m个风电功率预测周期对应时间点，计算出他们的出力趋势参数P′P2m、P′P3m和相关系数η2m、η3m，通过下式，得出代表风电机组Gn出力趋势的加权系数tn： t n = ( η m P ′ Pm - P n P n + η 2 m P ′ P 2 m - P n P n + η 3 m P ′ P 3 m - P n P n ) - 1 公式(3)其中，P′P2m和P′P3m分别为第2m个预测点和第3m个预测点的出力趋势的参数，η2m和η3m为各自相关系数；(5)根据公式(4)和约束条件计算有功调度优化调度指令Prefn： min Σ n = 1 x t n ( P refn - P n ) 公式(4)约束条件为：当tn≥0且Pn＜PP1时，Pn≤Prefn≤PP1当tn≥0且Pn＞PP1时，Prefn＝PP1当tn＜0时，0≤Prefn≤Pn Σ n = 1 x P refn = P REF 其中，x为风电场机组总数；n是机组的编号；tn是风电机组Gn出力趋势的加权系数；Pn表示机组Gn当前发出的有功功率；PP1为下一调度点风功率预测值；PREF为系统下达风场下时段输出有功命令。