[发明专利]一种计及风机有功主动控制的风电调节备用容量评估方法

摘要

本发明公开了一种计及风机有功主动控制的风电调节备用容量评估方法。该方法首先采用基于风电场历史出力数据统计的方式获取在一定置信水平下能满足平滑风电场出力上、下波动需求的风电场基础备用容量；进一步，在考虑风机层面降载运行控制下建立风场调频容量优化模型；最后，采用风电场调频容量对获取的风场基础备用容量进行修正，得到整个风电场备用容量的评估结果。该发明旨在考虑风机有功控制策略下，充分发挥风电参与系统的调频能力，在保证系统可靠性的前提下尽可能减少风电场所需的备用容量，进而降低备用成本，提高系统运行的经济性。相应的评估结果可以作为系统调度及风电场备用容量配置的有效参考依据。

主权项

1.一种计及风机有功主动控制的风电调节备用容量评估方法，其特征在于包括以下步骤：1)基于历史数据统计对风电场基础备用容量进行初步评估；2)对风机调频控制策略建模；3)考虑风机有功主动控制策略，对风场调频容量评估；4)考虑风场调频容量，建立风电调节备用容量修正模型，对步骤1)初步评估的风电调节备用容量进行修正；所述的步骤1)基于历史数据统计的风电场基础备用上/下调备用容量R+/R‑评估采用以下公式得到：P+＝max{Pi}‑avg{Pi}P‑＝avg{Pi}‑min{Pi}其中，P_i为采集的风电场历史出力数据时间序列；P⁺为每小时内风电出力最大值与平均值之差；P^‑为每小时内风电出力平均值与最小值之差；即：P⁺/P^‑表示以每小时内风电出力平均值为参考值时，每小时内风电出力上/下波动的最大限度；表示离散的标准化上/下调备用容量值，根据风场的实际出力情况人为设定；表示统计风电场年出力数据中每小时内风电出力上/下波动的最大限度P⁺/P^‑不超过的概率；λ⁺/λ^‑表示平滑风电波动的置信水平，根据风场出力的需求而定；R⁺/R^‑表示基于历史数据统计的风电场基础备用上/下容量，为概率不小于置信水平λ⁺/λ^‑前提下选定的离散标准化上/下调备用容量的最小值；所述的步骤3)考虑风机有功主动控制策略的风场上/下调频容量ΔR+/ΔR‑评估方法如下：ΔR+＝PMPPT‑P0＝Kr·PMPPTΔR‑＝P0‑Pm(β)ΔR+/ΔR‑＝R+/R‑其中，PMPPT为风机以最大功率运行时的功率输出，Pm(β)为风机降载运行功率输出；前两式表示考虑转子转速控制及桨距角控制的上、下调频容量的修正值，它们分别与修正前的基础备用容量成比例；风力发电机组的空气动力学模型如下描述：1/λi＝1/(λ‑0.02β)‑0.003/(1+β3)λ＝ωrR/vw其中，Kr为调频容量的等级系数，即风机降载运行的降载比；P0为风力发电机组稳态运行时的功率输出；λ和β表示风机的叶尖速比和桨距角；ρ表示空气密度，A表示叶片扫掠的面积，ωr表示风机转子转速；R表示风机叶片半径，vw表示风速；约束条件：风机转子转速约束：桨距角调节范围约束：0≤β≤βmax降载比约束：其中，风机转子转速约束由风机技术规格设置，桨距角调节范围及降载比约束根据经验设置；所述的步骤4)考虑风场调频容量的风电调节备用容量的修正模型采用如下方法建立：其中，表示考虑风机有功主动控制下提供的调频容量对于风电调节上/下调备用容量修正后的值。