[发明专利]并网非上网分布式风力发电机组协调控制方法

摘要

一种并网非上网分布式风力发电机组协调控制方法，涉及风力发电技术领域，所解决的是协调风力发电机组的发电量的技术问题。该方法先获取每台受控风力机组的发电容量、时刻风速，及时刻、-1时刻、-2时刻的风机发电功率及并网点的功率；再计算时刻的协调控制有功状态量及无功状态量；再计算时刻的有功控制信号累计值及无功控制信号累计值，并根据计算值发出相应的协调控制指令，然后再计算时刻各风力发电机组发电功率减少值或增加值，并根据计算结果调整机组出力状况，如此重复，实现对风力发电机组的协调控制。本发明提供的方法，适用于并网非上网分布式风力发电机组。

主权项

一种并网非上网分布式风力发电机组协调控制方法，其特征在于：1)获取每台受控风力机组的发电容量、t时刻风速，并获取每台受控风力机组分别在t时刻、t‑1时刻、t‑2时刻的风机发电功率及并网点的功率，功率方向规定为：电网注入并网母线为正，并网母线注入电网为负，风力发电机注入并网母线为正，并网母线注入风力发电机为负；其中，t≥2，t时刻为当前时刻，t‑1时刻、t‑2时刻均为t时刻之前的时刻，t‑1时刻距t时刻1个单位时长，t‑2时刻距t时刻2个单位时长，单位时长的取值为1分钟；2)计算t时刻的协调控制有功状态量及无功状态量，具体计算公式为：$\mathrm{Bpcon}=\frac{-\mathrm{Ka}\&times;(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Pg}}_{(t,i)}-2(\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Pg}}_{(t-1,i)}+{\mathrm{Pn}}_{(t-1)})/3-(\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Pg}}_{(t-2,i)}+{\mathrm{Pn}}_{(t-2)})/3)}{(\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Pg}}_{(t-1,i)}+{\mathrm{Pn}}_{(t-1)})};$$\mathrm{Bqcon}=\frac{2\&times;\mathrm{Kaq}\&times;{\mathrm{Qn}}_{(t-1)}}{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Qg}}_{(t,i)}\right)}$其中，Bpcon为t时刻的协调控制有功状态量，Pg_(t,i)为第i台风力发电机组在t时刻的发电有功功率，Pg_(t‑1,i)为第i台风力发电机组在t‑1时刻的发电有功功率，Pg_(t‑2,i)为第i台风力发电机组在t‑2时刻的发电有功功率，Pn_(t‑1)为t‑1时刻的并网点有功功率，Pn_(t‑2)为t‑2时刻的并网点有功功率；其中，Bqcon为t时刻的协调控制无功状态量，Qg_(t,i)为第i台风力发电机组在t时刻的发电无功功率，Qn_(t‑1)为t‑1时刻的并网点无功功率；其中，n为t时刻正发电的风力发电机组数目，m为t‑1时刻正发电的风力发电机组数目，l为t‑2时刻正发电的风力发电机组数目，Ka为有功可靠系数，其取值为5，Kaq为无功可靠系数，其取值为7；3)计算t时刻的有功控制信号累计值及无功控制信号累计值，具体计算公式为：${\mathrm{ADJp}}_{\left(t\right)}=\underset{i=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Psign}}_{(t-i)};$${\mathrm{ADJq}}_{\left(t\right)}=\underset{i=0}{\overset{T-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Qsign}}_{(t-i)};$其中，ADJp_(t)为t时刻的有功控制信号累计值，Psign_(t‑i)为t‑i时刻的有功控制信号,Psign₍₀₎＝0,Psign₍₁₎＝0,如果t时刻Bpcon<1，则令Psign_(t)＝1，反之则令Psign_(t)＝0；其中，ADJq_(t)为t时刻的无功控制信号累计值，Qsign_(t‑i)为t‑i时刻的无功控制信号，Qsign₍₀₎＝0,Qsign₍₁₎＝0,如果t时刻Bqcon<1，则令Qsign_(t)＝1，反之则令Qsign_(t)＝0；其中，T为延迟时间常数，其取值为10；4)根据ADJp(t)、ADJq(t)协调控制指令，具体协调控制方式为：方式1：如果ADJp(t)＝T，则发出减少控制风机有功功率指令，并转至步骤5)；方式2：如果ADJq(t)＝T，则发出减少控制风机无功功率指令，并转至步骤5)；方式3：如果ADJp(t)＝0，则发出增大控制风机有功功率指令，并转至步骤6)；方式4：如果ADJq(t)＝0，则发出增大控制风机无功功率指令，并转至步骤6)；方式5：如果0<ADJp(t)<T并且0<ADJq(t)<T，则转至步骤7)；其中，t时刻的协调控制仅调整一次，如果从有功和无功得出相反判断，则优先减少风机出力，即协调控制方式的优先级别从高至低依次分别为方式1、方式2、方式3、方式4、方式5；5)先计算t时刻各风力发电机组发电功率减少值，再转至步骤7)，具体计算公式为：${\mathrm{Pgax}}_{(t,i)}=\frac{-2({\mathrm{Pcap}}_{\left(i\right)}-{\mathrm{Pg}}_{(t,i)})\&times;(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Pg}}_{(t,i)}-2(\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Pg}}_{(t-1,i)}+{\mathrm{Pn}}_{(t-1)})/3-(\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Pg}}_{(t-2,i)}+{\mathrm{Pn}}_{(t-2)})/3)}{\mathrm{Ka}\&times;\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}({\mathrm{Pcap}}_{\left(i\right)}-{\mathrm{Pg}}_{(t,i)})};$${\mathrm{Qgax}}_{(t,i)}=\frac{({\mathrm{Qcap}}_{\left(i\right)}-{\mathrm{Qg}}_{(t,i)})\&times;{\mathrm{Qn}}_{(t-1)}}{\mathrm{Kaq}\&times;\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}({\mathrm{Qcap}}_{\left(i\right)}-{\mathrm{Qg}}_{(t,i)})};$约束条件为：$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{Pg}}_{(t,i)}-{\mathrm{Pgax}}_{(t,i)}-{\mathrm{Pg}\min }_{\left(i\right)}>0\\ {\mathrm{Qg}}_{(t,i)}-{\mathrm{Qgax}}_{(t,i)}-{\mathrm{Qg}\min }_{\left(i\right)}>0\end{array}\right.;$如果第i个风力发电机组不满足任一约束条件，则令第i个风力发电机组停机，并将t时刻正发电的风力发电机组数目n减少1；其中，Pgax_(t,i)为第i个风力发电机组在t时刻的有功发电功率减少值，Pcap_(i)为第i个风力发电机组的有功容量，Qgax_(t,i)为第i个风力发电机组在t时刻的无功发电功率减少值，Qcap_(i)为第i个风力发电机组的无功容量，Pgmin_(i)为第i个风力发电机组的发电最小有功值，Qgmin_(i)为第i个风力发电机组的发电最小无功值；6)先计算t时刻各风力发电机组的发电功率增加值，再转至步骤7)，具体计算公式为：${\mathrm{Pgay}}_{(t,i)}=\frac{({\mathrm{Pcap}}_{\left(i\right)}-{\mathrm{Pg}}_{(t,i)})\&times;(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Pg}}_{(t,i)}+{\mathrm{Pn}}_{\left(t\right)})}{2\&times;\mathrm{Ka}\&times;(\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Pg}}_{(t-1,i)}+{\mathrm{Pn}}_{(t-1)})};$${\mathrm{Qgay}}_{(t,i)}=\frac{({\mathrm{Qcap}}_{\left(i\right)}-{\mathrm{Qg}}_{(t,i)})\&times;(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Qg}}_{(t,i)}+{\mathrm{Qn}}_{\left(t\right)})}{2\&times;\mathrm{Kaq}\&times;(\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Qg}}_{(t-1,i)}+{\mathrm{Qn}}_{(t-1)})};$约束必须满足如下：$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{Pg}}_{(t,i)}+{\mathrm{Pgay}}_{(t,i)}-{\mathrm{Pg}\max }_{\left(i\right)}\&lt;0\\ {\mathrm{Qg}}_{(t,i)}+{\mathrm{Qgay}}_{(t,i)}-{\mathrm{Qg}\max }_{\left(i\right)}\&lt;0\end{array}\right.;$如果第i个风力发电机组不满足任一约束条件，则对第i个风力发电机组不作调节，如果所有风力发电机组均不作调节，则增开一台新的风力发电机组，且该风力发电机组按照最小有功及最小无功发电，并将t时刻正发电的风力发电机组数目n增加1；其中，Pgay_(t,i)为第i个风力发电机组在t时刻的有功发电功率增加值，Pcap_(i)为第i个风力发电机组的有功容量，Pn_(t)为t时刻的并网点有功功率，Qgay_(t,i)为第i个风力发电机组在t时刻的无功发电功率减少值，Qcap_(i)为第i个风力发电机组的无功容量，Qn_(t)为t时刻的并网点无功功率，Qg_(t‑1,i)为第i台风力发电机组在t‑1时刻的发电无功功率，Pgmax_(i)为第i个风力发电机组在t时刻风速下的发电最大有功值，Qgmax_(i)为第i个风力发电机组在t时刻风速下的发电最大无功值；7)等待一个单位时长的时间，再返回步骤1)。