專利名稱：一種在風(fēng)電受限狀態(tài)下的大電網(wǎng)有功功率實(shí)時(shí)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在風(fēng)電受限狀態(tài)下的大電網(wǎng)有功功率實(shí)時(shí)控制方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電區(qū)別于傳統(tǒng)發(fā)電方式的特點(diǎn)在于前者具有強(qiáng)隨機(jī)性，多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)的有功調(diào)度模式可以有效提高大電網(wǎng)消納風(fēng)電的能力。這種調(diào)度模式將控制分解為4 個(gè)階段日前計(jì)劃、滾動(dòng)計(jì)劃、實(shí)時(shí)調(diào)度計(jì)劃和AGC。各個(gè)環(huán)節(jié)之間通過“前瞻后顧”的協(xié)調(diào)優(yōu)化，逐級消除風(fēng)力發(fā)電預(yù)測偏差及負(fù)荷預(yù)測偏差，達(dá)到消納大規(guī)模風(fēng)電的目的。風(fēng)電預(yù)測是實(shí)現(xiàn)多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)調(diào)度的基礎(chǔ)，但風(fēng)電預(yù)測的精度難以保證，目前國外風(fēng)電場的日前預(yù)測誤差一般在25 % 40 %，有時(shí)可能更大，影響了實(shí)際效果。由于風(fēng)速隨機(jī)性及風(fēng)機(jī)慣性等因素的影響，風(fēng)電場實(shí)際發(fā)電能力呈現(xiàn)出高頻波動(dòng)的特性。

圖1為某風(fēng)電場在2011年9月沈日的實(shí)際有功功率曲線和以15分鐘為一點(diǎn)的基于未來15分鐘到4小時(shí)的數(shù)值天氣預(yù)測結(jié)果擬合出的滾動(dòng)風(fēng)電預(yù)測曲線。從圖1中可以看出，由于風(fēng)電有功功率在15分鐘周期內(nèi)存在劇烈的波動(dòng)，風(fēng)電預(yù)測存在較大誤差。由于風(fēng)電預(yù)測結(jié)果在較多時(shí)段內(nèi)低于風(fēng)電場有功功率的實(shí)際最大值，如果將風(fēng)電預(yù)測結(jié)果作為風(fēng)電場的有功功率計(jì)劃執(zhí)行，那么風(fēng)電場的有功功率將會低于風(fēng)電場有功功率的實(shí)際最大值，稱此時(shí)的風(fēng)電場處于風(fēng)電受限狀態(tài)。風(fēng)電受限狀態(tài)導(dǎo)致數(shù)量可觀的棄風(fēng)損失。如果能夠?qū)崟r(shí)快速地計(jì)算出在受限狀態(tài)下的風(fēng)電場的有功功率受限量以及大電網(wǎng)在保證安全前提下可接納的最大有功功率，則可以通過火力發(fā)電機(jī)以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)有功功率的優(yōu)化調(diào)整，使得風(fēng)電利用率達(dá)到最大，以彌補(bǔ)風(fēng)電預(yù)測不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決大規(guī)模風(fēng)電場集中接入大電網(wǎng)后的有功調(diào)度控制難題，提出一種風(fēng)電受限態(tài)下的大電網(wǎng)有功實(shí)時(shí)控制方法，據(jù)此，本發(fā)明提出在多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)的有功調(diào)度模式中新增一階更短時(shí)間尺度的控制環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)在風(fēng)電場處于風(fēng)電受限狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)以減少棄風(fēng)，本文稱該環(huán)節(jié)為受限狀態(tài)下的實(shí)時(shí)控制，后面簡稱實(shí)時(shí)控制。一種在風(fēng)電受限狀態(tài)下的大電網(wǎng)有功功率實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)計(jì)算每個(gè)風(fēng)電場在當(dāng)前時(shí)刻t發(fā)出的最大有功功率，計(jì)算方法為將風(fēng)電場按地理位置分為多個(gè)控制區(qū)，在每個(gè)控制區(qū)中設(shè)置一臺或多臺標(biāo)桿風(fēng)力發(fā)電機(jī)，標(biāo)桿風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于非受限狀態(tài)，第i個(gè)風(fēng)電場在當(dāng)前時(shí)刻t的最大有功功率為
MciPhmax (t) = X TIcPcleader (t), / = 1,2,..., Reg
C=I上式中，Reg為控制區(qū)的數(shù)量，Nci為第i個(gè)控制區(qū)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)量，nc為第 c個(gè)控制區(qū)內(nèi)所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)量，Pc, leader為第c個(gè)控制區(qū)內(nèi)標(biāo)桿風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有功功率；或?qū)L(fēng)電場按地理位置分為多個(gè)控制區(qū)，第i個(gè)風(fēng)電場在當(dāng)前時(shí)刻t的最大有功功率為
權(quán)利要求
1. 一種在風(fēng)電受限狀態(tài)下的大電網(wǎng)有功功率實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)計(jì)算每個(gè)風(fēng)電場在當(dāng)前時(shí)刻t發(fā)出的最大有功功率，計(jì)算方法為將風(fēng)電場按地理位置分為多個(gè)控制區(qū)，在每個(gè)控制區(qū)中設(shè)置一臺或多臺標(biāo)桿風(fēng)力發(fā)電機(jī)，標(biāo)桿風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于非受限狀態(tài)，第i個(gè)風(fēng)電場在當(dāng)前時(shí)刻t的最大有功功率為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電受限態(tài)下的大電網(wǎng)有功實(shí)時(shí)控制方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域。首先根據(jù)風(fēng)電場實(shí)時(shí)采集到的風(fēng)速數(shù)據(jù)及發(fā)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)采用標(biāo)桿發(fā)電機(jī)法或理論估算法獲得風(fēng)電場當(dāng)前的受限量，然后根據(jù)最小棄風(fēng)的原則建立系統(tǒng)有功實(shí)時(shí)控制的模型，采用提出的求解算法對模型優(yōu)化求解，獲得當(dāng)前系統(tǒng)最大可消納風(fēng)電量及其他水火電機(jī)組的最優(yōu)調(diào)整策略，并采用差值法對獲得的調(diào)整策略插值，以與現(xiàn)有的ACE指令格式相兼容。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過在實(shí)時(shí)計(jì)劃及AGC控制之間增加以棄風(fēng)損失最小為目標(biāo)的實(shí)時(shí)控制環(huán)節(jié)，通過實(shí)時(shí)計(jì)算獲得的風(fēng)電場棄風(fēng)量對風(fēng)電和傳統(tǒng)機(jī)組實(shí)施聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，最大可能的減小由于風(fēng)力發(fā)電預(yù)測偏差造成的棄風(fēng)電量，在保證電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，最大限度提高電網(wǎng)對風(fēng)電的接納能力。
文檔編號H02J3/38GK102545268SQ201210030599
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者吳文傳, 孫宏斌, 張伯明, 王國春, 鄭太一, 郭慶來, 陳建華 申請人:吉林省電力有限公司, 清華大學(xué)