專利名稱：風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明屬電力系統(tǒng)及其自動化技術領域，更準確地說本發(fā)明涉及一種大型集群風 電有功智能控制系統(tǒng)，以及由大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的風電受限狀態(tài)下的 大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法。
背景技術：
風力資源豐富的地區(qū)一般都遠離負荷中心，電網(wǎng)結構普遍薄弱，在某些運行方式、 運行時段風電送出面臨受限，我國以煤電為主的電源結構，決定了電力系統(tǒng)調(diào)峰能力不足， 受調(diào)峰能力的限制，低負荷時段可能被迫限制風電出力；另外由于風電出力固有的隨機性、 間歇性，大規(guī)模的風電并網(wǎng)對于電網(wǎng)調(diào)度運行帶來諸多影響，如，易產(chǎn)生聯(lián)絡線潮流超穩(wěn)定 限額運行等，威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。目前風電有功還處在人工控制階段，調(diào)度人員為保證電網(wǎng)安全，將保守的風電最 大允許出力按照運行容量比均分給各風電場，由于各風電場風況不盡相同，風速大的風電 場計劃可能不夠用，風速小的風電場計劃可能用不完，風能難以充分利用。因此，設置大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)，在風電受限時，自動根據(jù)電網(wǎng)的送出 能力、調(diào)峰能力等約束條件，實時計算電網(wǎng)最大風電允許出力，根據(jù)各風電場的運行容量及 風況來優(yōu)化風電出力，能夠在保證電網(wǎng)安全前提下最大化的利用風能資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)，并通過大 型集群風電有功智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法，從而在保 證電網(wǎng)安全前提下，最大化的利用風能資源。本發(fā)明解決上述技術問題采取的技術方案如下—種大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括1、一個控制中心站，該控制中心站的中央處理器裝有實現(xiàn)風電受限狀態(tài)下的大規(guī) 模風電有功優(yōu)化方法的軟件，控制中心站用于實現(xiàn)對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)大型集 群風電有功智能控制系統(tǒng)智能協(xié)調(diào)控制策略、計劃值的實時計算和下發(fā)、風電場加出力申 請的自動批復、申請算法和跟蹤算法的切換、運行方式和控制模式的切換等主要功能；并通 過控制中心站的控制終端實時監(jiān)控計算的各風電場計劃值數(shù)據(jù)、風電場運行的出力、電網(wǎng) 備用容量、電網(wǎng)通道關鍵斷面和風電上網(wǎng)主變潮流、裕度等數(shù)據(jù)以及各風電場裝置的運行 情況、控制模式、動作報告等內(nèi)容；2、一個以上控制主站，用于實現(xiàn)風電場、控制子站、控制中心站之間的信息匯總和 交換、裝置運行信息的上送和下發(fā)、控制中心站計算的計劃值的實時下發(fā)等；3、兩個以上控制子站，用于實時監(jiān)測電網(wǎng)各控制斷面的潮流，將檢測線路和關鍵 斷面的運行情況、故障情況、過載情況實時上送到本系統(tǒng)的控制主站和控制中心站，作為與 控制策略有關的一個重要信息來源、計算和協(xié)調(diào)控制決策的依據(jù)和重要的約束條件；
4、各個風電場的設置的風電場有功控制執(zhí)行站，風電場有功控制執(zhí)行站用于實時監(jiān)測各風電場的出力，并根據(jù)控制中心站按各種 運行方式自動分配給各風電場出力計劃控制風電場出力，實現(xiàn)風電場出力最大化、最優(yōu)化、 切除風電機組最小化控制，最大可能的充分利用風能資源，并實現(xiàn)超發(fā)告警及超時超發(fā)切 機功能?？刂浦行恼九c控制主站之間采用專用光纖通道，控制主站與控制子站之間采用專 用光纖通道，控制主站與控制執(zhí)行站之間也采用專用光纖通道；為了保證可靠性，控制中心 站與控制主站之間、控制主站與各控制子站、控制主站與控制執(zhí)行站之間，最好采取雙光纖 通道，確保信息傳遞的可靠性。本發(fā)明所提供的一種風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法，依靠控制中心 站的中央處理器裝有的實現(xiàn)風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法的軟件存儲的程 序指令來實現(xiàn)，該方法根據(jù)電網(wǎng)當前運行狀態(tài)，考慮風電送出、調(diào)峰等約束條件，每固定周 期，譬如5分鐘，計算下個周期的風電最大允許出力，有功智能控制系統(tǒng)根據(jù)風電最大允許 出力的變化以及各風電場提出的加出力申請，優(yōu)化各風電場的計劃，從而提高風能的利用 率；具體包含如下步驟步驟A、根據(jù)電網(wǎng)實際運行情況，計算區(qū)域內(nèi)各風電場初始計劃，并下發(fā)計劃至各 風電場；步驟B、使用現(xiàn)有商用在線計算軟件，計算各個時段電網(wǎng)最大允許風電出力，根據(jù) 現(xiàn)有商用離線計算軟件，計算風電送出斷面穩(wěn)定限額；步驟C、接收各風電場提出的加出力申請；步驟D、根據(jù)下個時段電網(wǎng)最大允許風電出力以及各風電場當前出力、當前計劃、 提出的加出力申請，優(yōu)化各風電場有功計劃；得到各風電場的新計劃；步驟E、校核是否有風電場計劃超出了風電場運行容量，校核是否會有相關設備、 斷面超出限額；如沒有超限，則進入步驟F ；如有超限，則進入步驟G ；步驟F、如果沒有超限，則該新計劃就是最終計劃，并將新計劃下發(fā)計劃至各風電 場；步驟G、如果有超限，將超出限額部分再次優(yōu)化分配，直至所有風電場、設備以及斷 面不超限，得到最終計劃，并下發(fā)最終計劃至各風電場。H、下個計算周期，重復步驟B G。上述步驟流程參見圖2。上述步驟A中，區(qū)域內(nèi)某風電場，例如A風電場初始計劃的計算公式為
權利要求
1.一種大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括控制中心站、控制 主站、控制子站、風電場控制執(zhí)行站；控制中心站與控制主站之間采用專用光纖通道連接， 控制主站與控制子站之間采用專用光纖通道連接，控制主站與風電場控制執(zhí)行站之間采用 專用光纖通道連接。
2.如權利要求1所述的一種大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)，其特征在于控制中心 站是一個，控制主站是一個，控制子站是兩個，風電場控制執(zhí)行站是四個。
3.如權利要求1或2所述的一種大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)，其特征在于控制 中心站的中央處理器裝有實現(xiàn)風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法的軟件。
4.如權利要求3所述的一種大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)，其特征在于連接控制 中心站與控制主站之間的專用光纖通道是雙光纖通道，連接控制主站與控制子站之間的專 用光纖通道是雙光纖通道，連接控制主站與風電場控制執(zhí)行站之間的專用光纖通道是雙光 纖通道。
5.一種風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法，依靠控制中心站的中央處理器裝 有的實現(xiàn)風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法的軟件存儲的程序指令來實現(xiàn)，該方 法根據(jù)電網(wǎng)當前運行狀態(tài)，考慮風電送出、調(diào)峰等約束條件，每固定周期計算下個周期的風 電最大允許出力，有功智能控制系統(tǒng)根據(jù)風電最大允許出力的變化以及各風電場提出的加 出力申請，優(yōu)化各風電場的計劃，從而提高風能的利用率；具體包含如下步驟步驟A、根據(jù)電網(wǎng)實際運行情況，計算區(qū)域內(nèi)各風電場初始計劃，并下發(fā)計劃至各風電場；步驟B、使用現(xiàn)有商用在線計算軟件，計算各個時段電網(wǎng)最大允許風電出力，根據(jù)現(xiàn)有 商用離線計算軟件，計算風電送出斷面穩(wěn)定限額；步驟C、接收各風電場提出的加出力申請；步驟D、根據(jù)下個時段電網(wǎng)最大允許風電出力以及各風電場當前出力、當前計劃、提出 的加出力申請，優(yōu)化各風電場有功計劃；得到各風電場的新計劃；步驟E、校核是否有風電場計劃超出了風電場運行容量，校核是否會有相關設備、斷面 超出限額；如沒有超限，則進入步驟F ；如有超限，則進入步驟G ；步驟F、如果沒有超限，則該新計劃就是最終計劃，并將新計劃下發(fā)計劃至各風電場；步驟G、如果有超限，將超出限額部分再次優(yōu)化分配，直至所有風電場、設備以及斷面不 超限，得到最終計劃，并下發(fā)最終計劃至各風電場。H、下個計算周期，重復步驟B G。
6.如權利要求5所述的一種風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法，所述步驟A 中，區(qū)域內(nèi)某風電場，例如A風電場初始計劃的計算公式為FVinitFLan — PA_cut+ Q (PwPlanMax_ Σ PwCur)(丄)式中PA—initPlan為A風電場初始計劃值，PA cur為A風電場當前出力，Pwplanllax為電網(wǎng)當前 最大允許風電出力，Σ PwcurS區(qū)域內(nèi)所有風電場當前出力總和，α為A風電場運行容量占 風電場總運行容量的比率，α由下式求得PA_E ~ pAJxH⑴式中ΡΑ—Ε為A風電場裝機容量，Pajx為A風電場檢修容量，Σ Pe為所有風電場裝機容量和，Σ Pjx為所有風電場檢修容量和。
7.如權利要求5或6所述的一種風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法，所述步 驟D中，優(yōu)化各風電場有功計劃包含如下步驟d. 1計算需要調(diào)整的風電計劃總量，計算公式為PwPlanChange — ^wPlanMax Σ PwPian(3)式中PwPlanehange為需要調(diào)整的計劃總量，PwPlanMax為電網(wǎng)當前風電最大允許出力，Σ Pwplan 為當前所有風電場期望計劃和，有申請的風電場期望計劃值等于原計劃加申請值，無申請 的風電場其期望計劃值等于原計劃； d. 2設置允許偏差定值Pdz，并將1 wPlanChange ~^ 丄 dz 進行比較；偏差定值Pdz按照電網(wǎng)安全裕度考慮，一般取10麗；當風電場有申請時，該值取0 ； d.3若|PwPlan。hang」< Pdz，則各風電場不需要調(diào)整計劃，結束；d. 4若Pwplanaange ^ Pdz，除滿足各風電場的期望計劃值外，再將Pwplanehange按照運行容量比分配給各風電場，結束；d. 5若Pwplanaange彡(-Pdz)，則需從各風電場共消減IPwplanehangeI計劃才能滿足要求，首先計算總空閑容量Pkxsum，這里空閑容量指計劃大于實際出力的風電場的計劃與實際出力的差值，計算空閑容量時不含申請加出力的風電場；將PwplanChange與PkxS 進行比較，判別是否 P > IpI ？1 kxSum Z I 1 wPlanChange I ·，如果PkxsumS |PwPlanQMJ，則按照空閑容量比消減有空閑容量的風電場，本次消減時不 含申請加出力的風電場，按照空閑容量比消減有空閑容量的風電場的計算公式PANewPlan 一 ΡαΡΙοπ" ^ I PwPlanChange I(4)式中，P—為A風電場消減空閑后的計劃，PAPlan為A風電場原計劃，β為A風電場 空閑容量占總空閑容量的比率，β由下式求得 如果Pkxsum < IPwPlanchange I，則有空閑容量的風電場消減計劃等于實際值，然后消減超均 分值的風電場計劃，這里的均分值P·，指將風電最大允許出力按照運行容量比均分給各風電場的值，Pave由以下公式求得； ρ = α
8.如權利要求7所述的一種風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法， 所述步驟d. 5中，所述消減超均分值的風電場計劃步驟如下d. 5. 1計算所有超均分值Pare的風電場計劃值超過均分值的總容量P。VCTSum，這里的計劃 值超過超均分值的總容量等于所有風電場計劃值與風電場均分值Pare的差值之和，計算消 減空閑容量后還需消減的有功總量Pj,Pj 一 I PwPlanChange I "PkxSum(6)并比較P。VCTS 與Pp如果P」> P。VCTSum，超均分值的風電場消減計劃至均分值； 如果Pj彡P。VCTSum，則 d. 5. 2計算超均分值的風電場超均分值比例A = ^l ，式中，PMidplan為某風電場經(jīng) 過空閑容量消減后的計劃，Pave為該風電場的均分值；d. 5. 3得到超均分值的風電場的個數(shù)n，并對各超均分值風電場的k從大到小排序，Ic1 > k2 > k3 > k4. . . > kn ；d. 5. 4依次計算所有超均分值比例大于Ici的風電場降計劃至超均分值比例為Ici后可 降的計劃總量Pk—i，i = 2，3... η;d. 5. 5求出滿足Pk」> Pj時i的最小值χ ；d. 5. 6將所有超均分值比例高于I^1的風電場的計劃降至超均分值比例為I^1，計算得 出降的有功總量為Px;d. 5. 7還需降的有功總量為(PrPx)，從所有超均分值比例高于kx的風電場中，按照運 行容量比共降計劃(Pj-Px)。
9.如權利要求8所述的一種風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法，所述步驟G 中，超限額的再次分配包含如下步驟g. 1是否有風電場計劃超出運行容量？如果無，則進入步驟g. 2 ；如果有則將超出部分 按照運行容量比分給未超的風電場，分完后再次檢測，若又有超的，則再次分配，直至沒有 超的，然后進入步驟g. 2;g. 2是否有設備、斷面超限額？若超，則消減超出限額設備、斷面中包含的風電場的計 劃，按照步驟d. 5中的消減方法進行消減，再將超出部分分給不超限額的設備、斷面下的風 電場，然后再次校核，直至沒有超的或者相關設備、斷面都達到限額。
全文摘要
一種大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)，包括控制中心站、控制主站、控制子站、風電場控制執(zhí)行站；控制中心站與控制主站之間采用專用光纖通道連接，控制主站與控制子站之間采用專用光纖通道連接，控制主站與風電場控制執(zhí)行站之間采用專用光纖通道連接。控制中心站的中央處理器裝有實現(xiàn)風電受限狀態(tài)下的大規(guī)模風電有功優(yōu)化方法的軟件，該方法根據(jù)電網(wǎng)當前運行狀態(tài)，考慮風電送出、調(diào)峰等約束條件，每固定周期計算下個周期的風電最大允許出力，有功智能控制系統(tǒng)根據(jù)風電最大允許出力的變化以及各風電場提出的加出力申請，優(yōu)化各風電場的計劃，從而提高風能的利用率。該方法可以提高電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性，提高風電場發(fā)電量，充分利用風能資源。
文檔編號H02J3/38GK102003349SQ201010539448
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權日2010年11月5日
發(fā)明者伏歲林, 劉天翼, 劉平, 孫麗娟, 崔崗, 張柏林, 張正勤, 徐海波, 曹銀利, 李曉虎, 李雪明, 楊玉林, 梁磊, 王忠明, 王陽, 羅劍波, 肖柱, 胡仁芝, 行舟, 許士光, 趙杰, 陳征, 陳振鬟, 陳永華 申請人:甘肅省電力公司