[发明专利]配有储能电站的分散式风电场有功优化调控方法

摘要

本发明涉及一种配有储能电站的分散式风电场有功优化调控方法，它计及风电入网导则对有功功率输出的上下限约束和单体发电最大最小限值设定约束条件并根据风电和储能电源单体发电特性，建立有功功率输出约束条件。针对风电场运行的外界条件，分为限电运行和不限电运行，限电运行以变桨控制载荷和线损最小、频率波动最小为优化目标；不限电运行以最大风能捕获效率和线损最小、频率波动最小为优化目标，以多目标分层优化问题为目标函数。应用粒子群算法进行求解。这一研究使得经过储能系统作用输出的风电有功功率损耗最小化稳定输出，以此实现储能系统与现有调度运行方式的有效衔接，同时达到最佳经济效益。

主权项

一种配有储能电站的分散式风电场有功功率的控制方法，其特征在于：其步骤如下：第一步，通过SCADA检测控制和采集系统测出风场风速、风机转速、各机组有功功率、变电站侧有功功率、机组及入网侧三相电压、电流、频率、功率因数、储能系统充放电功率和并网点电能质量数据，然后将这些数据通过通讯线缆发送控制中心；第二步，设定风功率波动与机组出力约束条件为:Pi,min≤Pi≤Pi,max  (1)maxi=0,1,...59Y(k-i)-mini=0,1,...59Y(k-i)≤γ1pratedmaxi=0,1,...1799Y(k-i)-mini=0,1,...1799Y(k-i)≤γ30prated---(2)]]>(1)式为机组出力上下限约束；(2)式为考虑储能系统的风电场功率波动范围约束，在1min或30min的时间窗内，系统合成输出功率的变化幅度必须不大于风电场总额定输出功率prated的γ1或γ30，γ1与γ30由电网导则规定，系统合成输出功率的变化幅度为最大值减去最小值之差；第三步，通过实时测量得到的风机出口电压Uf，架空线路电流I，箱变空载损耗率和额定负载下损耗率β1、β2，得到风场内的线路总损耗PL，经整理得到为：PL=3×I2×r×L+c1×Uf2+c21β1+c31β2---(3)]]>其中c1,c2,c3为系数，表达式如下：c1=a2×NN1×Pe×rc×Lc---(4)]]>c2=N×St100---(5)]]>c3=N×a2×Pe2100×St---(6)]]>其中：a为功率输出系数；N为风机数；Pe为每台风机额定容量；I为架空线路电流；r为架空线单位长度电阻值；L为架空线各条线路的长度；N1为风机出口电缆条数；St为箱变容量；rc为电缆线单位长度的电阻值；Lc为电缆线长度；第四步，计算另外两个优化目标：变桨距气动阻力系数Cd、并网点的频率波动Δf：Δf=Δp(fa-fb)1-pbcfa<f<fbΔp(fc-fd)pbc-pdfc<f<fd---(7)]]>Δp为需要调整的有功出力；pbc为风电机组卸载运行状态下的有功出力；fb，fc为设定的风电机组不参与调频的频率上、下限值；fa，fd为设定的风电机组调频段的上、下限值；pd为fd点对应的有功出力；dPdCd=dPdβ·dβdα·dαdCd---(8)]]>其中：β为桨距角、α为入流角，均为可测量数据；第五步，针对风电场运行的外界条件，分为限电运行和不限电运行，这两种情况最后都进行风电场有功出力调整，将上面所求得的优化目标带入目标函数中；限电情况：优化目标为并网点的频率波动Δf和PL；当时，Pref为调度给定风场有功输出值，需进行变桨控制Δβ，此时优化目标需增加变桨距气动阻力系数Cd，此时目标函数如下：minfx=h1Cd+h2PL+h3Δf(PB(k)+Σi=1NPi(k)≥Pref)h2PL+h3Δf(PB(k)+Σi=1NPi(k)≤Pref)---(9)]]>PB(k)为并网点功率值；不限电情况：当风速υ小于额定风速υr时，对风机进行最大功率跟踪控制MPPT，优化目标Δf和PL；当风速υ大于等于额定风速υr时，对风机进行变桨控制，优化目标为Cd，Δf和PL；minfx=l2PL+l3Δf(υ<υr,MPPT)l1Cd+l2PL+l3Δf(υ≥υr,Δβ)---(10)]]>其中：h1,h2,h3和l1,l2,l3分别为限电和不限电时的权重系数，Δβ为桨距角变化量；约束条件为：Δf≤Δfbc  (11)PB+Σi=1NPi=PD+PL---(12)]]>公式(11)频率波动范围约束，Δfbc为频率偏移限值；公式(12)电网供电平衡约束，PD为总负荷的需求；第六步，运用基于粒子群的车辆路径优化算法进行多目标有功优化。