專利名稱：一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于可再生能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)電作為一種重要的清潔能源，它具有開發(fā)成本低、占地面積小以及對環(huán)境二次污染低等多方面的優(yōu)點，成為世界各國替代傳統(tǒng)石化能源的主要手段之一.近幾年來，隨著世界各國對環(huán)境保護(hù)的重視，清潔能源發(fā)展非常迅速，并從原始的分散開發(fā)轉(zhuǎn)向大規(guī)模集中開發(fā)。我國清潔能源發(fā)展在經(jīng)過幾十年的探索后，在近些年迅速發(fā)展，并且直接進(jìn)入集群開發(fā)、集中介入以及遠(yuǎn)距離輸送的發(fā)展模式。由于近些年來國家對風(fēng)電等新能源大力支持，在傳統(tǒng)火電面臨大面積虧損以及生態(tài)環(huán)境要求的情況下，各發(fā)電集團(tuán)紛紛將風(fēng)電作為重要的發(fā)展方向，但是風(fēng)電大規(guī)模爆炸式的發(fā)展也給電網(wǎng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，一方面電網(wǎng)無法滿足大規(guī)模風(fēng)電發(fā)電的接入和送出問題，另一方面，大量風(fēng)電并網(wǎng)給原本就復(fù)雜的電網(wǎng)運行控制帶來了新的難題。由于風(fēng)電具有隨機(jī)性、波動性以及可調(diào)性差等特點，往往需要大量的具有調(diào)節(jié)性的其他電源配合以抑制其波動性，增加了電網(wǎng)調(diào)峰難度，大量的增加了電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量。因此，隨著集群風(fēng)電容量的增加，各電場的有功功率調(diào)節(jié)能力也應(yīng)相應(yīng)提高，通過制定既可與這些電場有功控制能力相匹配、又可減輕風(fēng)電場給電網(wǎng)帶來的有功功率調(diào)整壓力的控制目標(biāo)，有效控制各風(fēng)電場的有功出力，達(dá)到充分利用風(fēng)能以實現(xiàn)各電場的協(xié)調(diào)控制以滿足電網(wǎng)對風(fēng)電場有功綜合需求的目的，解決大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)后的安全穩(wěn)定問題。但是風(fēng)電作為一種特殊電源，提供其發(fā)電的原動力即風(fēng)力是不可控且不可儲存的，不能隨意增加或者減少，傳統(tǒng)發(fā)電廠自動發(fā)電控制(AGC)的概念無法適用風(fēng)電有功控制，必須突破現(xiàn)有的有功控制思路，制定適應(yīng)于風(fēng)電場的有功控制策略。集群風(fēng)電場是指地理位置相近，處于同一風(fēng)力資源帶、具有相同風(fēng)力特性切集中介入同一并網(wǎng)點的大型風(fēng)電場群。這種特點在酒泉地區(qū)得到了很好的體現(xiàn)，該地區(qū)的風(fēng)電場具有同時出力率高、裝機(jī)容量大等特點。集群風(fēng)電場有功功率控制不僅要體現(xiàn)同一集群風(fēng)電場的有功功率協(xié)調(diào)控制，還要體現(xiàn)出不統(tǒng)計全風(fēng)電場之間的有功功率協(xié)調(diào)控制。風(fēng)電由于具有間歇性及隨機(jī)性，要實現(xiàn)長期精確預(yù)測的難度非常大，難以做到火電、水電等其他常規(guī)電源能按照電網(wǎng)調(diào)度要求在指定出力下運行，能主動地參與電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻計劃，可以實現(xiàn)有功功率上、下調(diào)整的能力，實現(xiàn)發(fā)電出力與控制目標(biāo)間的閉環(huán)控制。但是風(fēng)電場要實現(xiàn)該功能只能是將其發(fā)電有功在當(dāng)前發(fā)電能力下下浮一定比例，以留出電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量，滿足電網(wǎng)自動發(fā)電控制的需要，但這無疑會帶來風(fēng)力資源的浪費。風(fēng)電有功功率控制目標(biāo)也更加多元，而不是必須達(dá)到某一具體指標(biāo).為了有效利用風(fēng)資源，在有功控制策略中，主要以保證電網(wǎng)安全為約束條件，盡可能保證風(fēng)電出力的最大化。集群風(fēng)電廠有功功率智能控制策略的目標(biāo)是要保證電網(wǎng)在各種運行方式下穩(wěn)定可靠運行，最大限度地提高電網(wǎng)的輸送能力和對風(fēng)電的接納能力，同時又實現(xiàn)了調(diào)度決策的智能化，自動計算并下發(fā)風(fēng)電場發(fā)電計劃，使風(fēng)電場的出力最大化，保證在電網(wǎng)出現(xiàn)事故情況下，切風(fēng)電機(jī)組最小化、最優(yōu)化，實現(xiàn)充分利用風(fēng)能等新資源。為此需要解決以下一些問題(1)系統(tǒng)的架構(gòu)根據(jù)現(xiàn)有的通信通道條件、可用設(shè)備資源和允許投資總額情況，設(shè)計整個系統(tǒng)的架構(gòu)，保證系統(tǒng)的可靠性和可行性，同時還要考慮系統(tǒng)在今后一段時間的可擴(kuò)展性；(2)系統(tǒng)的控制策略它是該系統(tǒng)的核心，控制策略實際上就是調(diào)度中心調(diào)度控制工作人員平時對風(fēng)電場調(diào)度運行控制經(jīng)驗和控制方法的體現(xiàn)，通過有功控制系統(tǒng)對控制策略的自動實施，代替調(diào)度員對風(fēng)電的實時控制，減少調(diào)度員和風(fēng)電場之間頻繁的業(yè)務(wù)聯(lián)系和復(fù)雜的計算，讓其專注于對甘肅全網(wǎng)的監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)和方法，保證電網(wǎng)在各種運行方式下穩(wěn)定可靠運行，最大限度地提高電網(wǎng)的輸送能力和對風(fēng)電的接納能力，同時又實現(xiàn)了調(diào)度決策的智能化，自動計算并下發(fā)風(fēng)電場發(fā)電計劃，使風(fēng)電場的出力最大化，保證在電網(wǎng)出現(xiàn)事故情況下，切風(fēng)電機(jī)組最小化、最優(yōu)化，實現(xiàn)充分利用風(fēng)能等新資源的目標(biāo)。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案提供一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次雙向連接的調(diào)度總站、控制主站、控制子站和風(fēng)電場監(jiān)控終端；所述調(diào)度總站對整個風(fēng)電場進(jìn)行監(jiān)控；所述控制主站對控制值進(jìn)行實時下發(fā)；調(diào)度中心站把線路和關(guān)鍵斷面的運行情況、故障情況和過載情況實時上送到所述系統(tǒng)的控制主站以及控制子站；風(fēng)電場監(jiān)控終端調(diào)整風(fēng)電場有功功率。所述調(diào)度總站位于所在區(qū)域的電網(wǎng)核心地區(qū)，調(diào)度總站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時運行或互為備用。所述控制主站上送和下發(fā)裝置運行信息以及控制計算值的實時下發(fā)，實現(xiàn)風(fēng)電場、控制子站和調(diào)度總站之間的信息匯總和交互。 所述控制子站位于330kV變電站，對330kV控制斷面的潮流進(jìn)行實時監(jiān)控，將線路和關(guān)鍵斷面的運行情況、故障情況和過載情況實時上送到控制主站。所述風(fēng)電場監(jiān)控終端位于風(fēng)電場，進(jìn)行風(fēng)電場的出力監(jiān)控，根據(jù)控制子站分配給風(fēng)電場的出力計劃進(jìn)行自動有功控制，實現(xiàn)風(fēng)電場出力最大化、最優(yōu)化和切風(fēng)電機(jī)組最小化控制。提供一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，所述方法包括以下步驟步驟1:分配風(fēng)電場有功功率；步驟2 :配合調(diào)節(jié)火電機(jī)組；步驟3:協(xié)調(diào)控制風(fēng)電場。所述步驟I包括以下步驟步驟1-1 :獲取整個風(fēng)電場地區(qū)的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息；步驟1-2 :對所述系統(tǒng)進(jìn)行分析計算；步驟1-3 :根據(jù)風(fēng)功率預(yù)測結(jié)果和當(dāng)時電網(wǎng)允許的最大出力結(jié)合選取的控制模式給出各個風(fēng)電場的計劃發(fā)電初值，并進(jìn)行系統(tǒng)的安全穩(wěn)定校核，進(jìn)而形成風(fēng)電場的發(fā)電計劃下發(fā)到風(fēng)電場監(jiān)控終端。所述控制模式包括斷面約束、調(diào)峰模式、計劃控制模式、故障緊急調(diào)整模式和人工控制模式。所述斷面約束中，按照各自斷面潮流裕度自動調(diào)整有功功率控制模式，根據(jù)風(fēng)電外送相關(guān)斷面潮流裕度變化，自動實時增減各風(fēng)電場出力計劃，使得計劃總和不超過控制斷面允許限額；所述調(diào)峰模式中，從EMS獲取電網(wǎng)能夠為風(fēng)電提供的調(diào)峰能力，根據(jù)調(diào)峰能力的變化增減風(fēng)電場的出力計劃，確保風(fēng)電計劃總和不大于風(fēng)電出力加上電網(wǎng)能為風(fēng)電提供的調(diào)峰能力；所述計劃控制模式中，在調(diào)度總站中計算出各個風(fēng)電場發(fā)電計劃曲線，并下發(fā)到各個風(fēng)電場，各電廠收到計劃曲線值之后，按照計劃曲線控制輸出功率；所述故障緊急調(diào)整模式中，所述系統(tǒng)緊急降出力，調(diào)度人員對所述系統(tǒng)輸入需降的風(fēng)電出力總量，系統(tǒng)重新計算各風(fēng)電場的新發(fā)電計劃，并下發(fā)至各個風(fēng)電場執(zhí)行；所述人工控制模式中，人為設(shè)置電網(wǎng)信息，通過認(rèn)為的指令來進(jìn)行有功功率控制。所述步驟1-3中，在得出各個風(fēng)電場的計劃發(fā)電初值時，各個風(fēng)電場之間進(jìn)行有功功率的合理協(xié)調(diào)分配，而在安全校核的同時，如果需要系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰時，則對相關(guān)火電廠進(jìn)行方式的合理安排。所述步驟2包括以下步驟步驟2-1 :根據(jù)風(fēng)電場當(dāng)前計劃值、風(fēng)電場當(dāng)前出力情況、各風(fēng)電場風(fēng)功率預(yù)測值以及選定的風(fēng)電場控制策略 進(jìn)行風(fēng)電場出力的預(yù)期變化量預(yù)測；步驟2-2 :結(jié)合估計出的預(yù)期變化量、風(fēng)火打捆外送斷面潮流以及參與調(diào)解的火電廠情況分析得出火電廠的發(fā)電計劃及調(diào)整計劃；步驟2-3 :下發(fā)至火電廠的終端控制系統(tǒng)。所述步驟2中，若需要系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰，則對火電廠進(jìn)行功率分配，保證風(fēng)電滿發(fā)而適當(dāng)?shù)慕档突痣姀S的出力。所述步驟3包括以下步驟步驟3-1 :計算電網(wǎng)最大允許出力Pniax ；步驟3-2 :計算等電廠發(fā)電計劃總和Pplan ；步驟3-3 :若IPfflax-PplanI SPgd成立，則不需要調(diào)整風(fēng)電場出力，形成新的發(fā)電廠出力計劃；若不成立，則執(zhí)行下一步；步驟3-4 :若|P_-Pplan|>Pgd成立，則增加風(fēng)電場出力，形成新的發(fā)電廠出力計劃；若不成立，則執(zhí)行下一步；步驟3-5 :判斷？_^_是否成立，若成立則減少風(fēng)電場出力，若不成立則形成新的發(fā)電廠出力計劃。所述步驟3-5中，減少風(fēng)電場出力包括如下步驟步驟3-5-1 :獲取各個風(fēng)電場運行數(shù)據(jù)，統(tǒng)計各個風(fēng)電場的剩余容量；步驟3-5-2 :若風(fēng)電場實時發(fā)電有功功率Pj和風(fēng)電場計劃發(fā)電有功功率Pplan, j之間滿足h < Pplan,p則執(zhí)行下一步，若不滿足，則按照機(jī)組運行容量等比例削減風(fēng)電場出力計劃；
步驟3-5-3 :統(tǒng)計各個風(fēng)電場總剩余容量Σ Pkx, j,并削減風(fēng)電場容量；步驟3-5-4 :若還需要削減風(fēng)電出力計劃，則再根據(jù)該時段各機(jī)組的實際運行容量按比例縮減剩余出力減小計劃，將要減小的風(fēng)電計劃合理的分配到各個機(jī)組。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于1.充分考慮到大規(guī)模風(fēng)電基地的特點，可以使酒泉地區(qū)的風(fēng)電資源得到充分利用，在故障出現(xiàn)時也可以自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的有功功率，該系統(tǒng)在得到申請后可以短時間內(nèi)得到自動回復(fù)，可以大大減輕調(diào)度員的工作量，可以較好的解決調(diào)度員人工調(diào)度不及時、分配不合理的問題，充分發(fā)揮酒泉地區(qū)330kV、750kV輸電通道的能力。2.可以普遍提高酒泉地區(qū)風(fēng)電機(jī)組的出力能力，還可以促進(jìn)風(fēng)電預(yù)測水平和管理能力，可以有效地對大規(guī)模、集群式風(fēng)電站進(jìn)行智能控制，為今后類似的系統(tǒng)提供了借鑒。3.本發(fā)明首次較為全面及客觀的計及對大規(guī)模集群風(fēng)電基機(jī)組的有功功率智能控制系統(tǒng)和方法，可以有效地對大規(guī)模、集群型風(fēng)電場進(jìn)行有功控制，有利于風(fēng)電電源與電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃，對于指導(dǎo)制定合理的風(fēng)電電源和網(wǎng)架規(guī)劃方案，保證風(fēng)電接入后系統(tǒng)的正常運行意義重大。


圖1是集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意
圖2是本發(fā)明實施例中集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法流程圖；圖4是火電機(jī)組配合調(diào)節(jié)流程圖；圖5是風(fēng)電場之間協(xié)調(diào)控制流程圖；圖6是減少風(fēng)電場出力控制流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1，提供一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次雙向連接的調(diào)度總站、控制主站、控制子站和風(fēng)電場監(jiān)控終端；所述調(diào)度總站對整個風(fēng)電場進(jìn)行監(jiān)控；所述控制主站對控制值進(jìn)行實時下發(fā)；調(diào)度中心站把線路和關(guān)鍵斷面的運行情況、故障情況和過載情況實時上送到所述系統(tǒng)的控制主站以及控制子站；風(fēng)電場監(jiān)控終端調(diào)整風(fēng)電場有功功率。各層之間采用雙向數(shù)據(jù)通信進(jìn)行控制反饋，各層子站根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)逐級進(jìn)行有功控制方案的制定。所述調(diào)度總站至少有兩個，位于所在區(qū)域的電網(wǎng)核心地區(qū)，調(diào)度總站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時運行或互為備用。主要對整個地區(qū)的集群風(fēng)電進(jìn)行實時監(jiān)控，進(jìn)行整個風(fēng)電有功智能控制系統(tǒng)、智能控制方法、計劃和實時計算方案的下發(fā)，還可以對下層主站的反饋信息以及請求進(jìn)行智能分析和自動批復(fù)，還可以進(jìn)行智能控制算法的改變、切換等功能?？刂浦髡痉謩e位于幾個風(fēng)電最集中的區(qū)域，主要實現(xiàn)各個風(fēng)電場、330kV變電站和上級兩個調(diào)度總站之間的信息匯總和交換，進(jìn)行裝置運行信息的上送和下發(fā)、控制計算值的實時下發(fā)等?？刂谱诱痉謩e位于各個330kV變電站，主要對330kV各控制斷面的潮流進(jìn)行實時監(jiān)控，把線路和關(guān)鍵斷面的運行情況、故障情況和過載情況實時上送到該系統(tǒng)的主站以及二級控制主站，作為一個制定控制策略的關(guān)鍵信息來源，為計算和協(xié)調(diào)控制決策提供約束條件，同時，也實現(xiàn)酒泉大型風(fēng)電有功智能控制系統(tǒng)和河西穩(wěn)定控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行。所述風(fēng)電場監(jiān)控終端位于風(fēng)電場，進(jìn)行風(fēng)電場的出力監(jiān)控，根據(jù)控制子站分配給風(fēng)電場的出力計劃進(jìn)行自動有功控制，實現(xiàn)風(fēng)電場出力最大化、最優(yōu)化和切風(fēng)電機(jī)組最小化控制，可以最大程度的利用風(fēng)能資源。同時，將和風(fēng)電場關(guān)系最緊密的幾個風(fēng)電場加入到該有功智能控制系統(tǒng)中，當(dāng)輸電斷面裕度變化時，可以適時調(diào)整火電廠的出力以達(dá)到風(fēng)電最優(yōu)出力的目的，實現(xiàn)控制地區(qū)的風(fēng)火電聯(lián)合有功智能控制。如圖2，兩個調(diào)度總站分別位于所在區(qū)域的電網(wǎng)核心地區(qū)，這兩個中心之間數(shù)據(jù)可以交互，可以同時運行也可以互為備用。它們主要對整個地區(qū)的集群風(fēng)電進(jìn)行實時監(jiān)控，進(jìn)行整個風(fēng)電有功智能控制系統(tǒng)、智能控制方法、計劃和實時計算方案的下發(fā)，還可以對下層主站的反饋信息以及請求進(jìn)行智能分析和自動批復(fù)，還可以進(jìn)行智能控制算法的改變、切換等功能。第二層的控制主站分別位于幾個風(fēng)電最集中的區(qū)域，主要實現(xiàn)各個風(fēng)電場、330kV變電站和上級兩個調(diào)度總站之間的信息匯總和交換，進(jìn)行裝置運行信息的上送和下發(fā)、控制計算值的實時下發(fā)等。第三層的控制子站分別位于各個330kV變電站，主要對330kV各控制斷面的潮流進(jìn)行實時監(jiān)控，把線路和關(guān)鍵斷面的運行情況、故障情況和過載情況實時上送到該系統(tǒng)的主站以及二級控制主站，作為一個制定控制策略的關(guān)鍵信息來源，為計算和協(xié)調(diào)控制決策提供約束條件，同事，也實現(xiàn)酒泉大型風(fēng)電有功智能控制系統(tǒng)和河西穩(wěn)定控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行。風(fēng)電場監(jiān)控終端位于各個風(fēng)電場，它們主要進(jìn)行各風(fēng)電場的出力監(jiān)控，根據(jù)上層主站分配給風(fēng)電場的出力計劃進(jìn)行自動有功控制，實現(xiàn)風(fēng)電場出力最大化、最優(yōu)化、切風(fēng)電機(jī)組最小化控制，可以最大程度的利用風(fēng)能資源。同時，將和風(fēng)電場關(guān)系最緊密的幾個風(fēng)電場加入到該有功智能控制系統(tǒng)中，當(dāng)輸電斷面裕度變化時，可以適時調(diào)整火電廠的出力以達(dá)到風(fēng)電最優(yōu)出力的目的，實現(xiàn)控制地區(qū)的風(fēng)火電聯(lián)合有功智能控制。根據(jù)酒泉地區(qū)的風(fēng)電特性以及電網(wǎng)條件，要實最大利用風(fēng)電資源以及電網(wǎng)安全穩(wěn)定，要求有功智能控制方法必須實現(xiàn)以下功能(I)根據(jù)酒泉地區(qū)風(fēng)電總約束條件，如調(diào)峰、外送通道限制等等，實時計算當(dāng)前電網(wǎng)風(fēng)電最大允許出力，即電網(wǎng)最大接納能力，按照裝機(jī)容量等方法分配后再考慮各個風(fēng)電場不同的約束條件，如主變、斷面限制等等。若某個風(fēng)電場超出安全范圍，該有功智能控制系統(tǒng)便會把超出部分優(yōu)化的分配給別的風(fēng)電場，實現(xiàn)珍格格酒泉風(fēng)電場之間“統(tǒng)一分配、分區(qū)協(xié)調(diào)”，確保風(fēng)電總出力不超出風(fēng)電最大允許出力，不超過各相關(guān)設(shè)備、斷面限額；當(dāng)風(fēng)電場出力超額運行且在規(guī)定時間內(nèi)通過變漿、停風(fēng)機(jī)等措施還未回到計劃值以下時，有這套風(fēng)電場有功功率自動控制裝置優(yōu)化切除相應(yīng)的連接線。(2)該系統(tǒng)可以根據(jù)實時的風(fēng)功率預(yù)測變化來對計劃進(jìn)行實時的修正，當(dāng)風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)預(yù)計下時段發(fā)電能力大于該風(fēng)電場的發(fā)電計劃時，可以向該系統(tǒng)提出修改發(fā)電計劃的申請，系統(tǒng)在根據(jù)電網(wǎng)接納能力還有裕度的情況下消減其他風(fēng)電場的發(fā)電計劃，增加申請風(fēng)電場的發(fā)電計劃。被消減的風(fēng)電場可以在后續(xù)預(yù)測后重新提出出力增加申請。
(3)該系統(tǒng)主要結(jié)合“風(fēng)火打捆”外送聯(lián)合控制，保證風(fēng)電優(yōu)先送出，在風(fēng)電大發(fā)而送出通道受阻時，該有功智能控制系統(tǒng)可以自動回降相關(guān)火電廠出力，反之則提升火電的出力，保證“風(fēng)火打捆”外送通道在規(guī)定的范圍內(nèi)。(4)設(shè)置多種控制模式、運行方式以適應(yīng)酒泉地區(qū)復(fù)雜多變的天氣、電網(wǎng)運行情況以及系統(tǒng)異常情況。如圖3，本發(fā)明提供一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，所述方法包括以下步驟步驟1:分配風(fēng)電場有功功率；步驟2 :配合調(diào)節(jié)火電機(jī)組；步驟3:協(xié)調(diào)控制風(fēng)電場。所述步驟I包括以下步驟步驟1-1 :獲取整個風(fēng)電場地區(qū)的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息；步驟1-2 :對所述系統(tǒng)進(jìn)行分析計算；步驟1-3 :根據(jù)風(fēng)功率預(yù)測結(jié)果和當(dāng)時電網(wǎng)允許的最大出力結(jié)合選取的控制模式給出各個風(fēng)電場的計劃發(fā)電初值，并進(jìn)行系統(tǒng)的安全穩(wěn)定校核，進(jìn)而形成風(fēng)電場的發(fā)電計劃下發(fā)到風(fēng)電場監(jiān)控終端。為了適應(yīng)酒泉地區(qū)復(fù)雜多變的電網(wǎng)實際運行情況，該有功功率智能控制系統(tǒng)應(yīng)該考慮如下幾種控制模式，主要代表了電網(wǎng)對風(fēng)電的主要約束條件，在進(jìn)行控制模式設(shè)置時根據(jù)需要從中進(jìn)行合理的模式選擇。所述控制模式包括斷面約束、調(diào)峰模式、計劃控制模式、故障緊急調(diào)整模式和人工控制模式。所述斷面約束中，按照各自斷面潮流裕度自動調(diào)整有功功率控制模式，根據(jù)風(fēng)電外送相關(guān)斷面潮流裕度變化，自動實時增減各風(fēng)電場出力計劃，使得計劃總和不超過控制斷面允許限額；所述調(diào)峰模式中，從EMS獲取電網(wǎng)能夠為風(fēng)電提供的調(diào)峰能力，根據(jù)調(diào)峰能力的變化增減風(fēng)電場的出力計劃，確保風(fēng)電計劃總和不大于風(fēng)電出力加上電網(wǎng)能為風(fēng)電提供的調(diào)峰能力，該模式控制適用于低負(fù)荷且風(fēng)速較大需要限制風(fēng)電出力的時段，可以使風(fēng)電機(jī)組在一定程度上也參加系統(tǒng)的調(diào)峰；所述計劃控制模式中，在調(diào)度總站中計算出各個風(fēng)電場發(fā)電計劃曲線，并下發(fā)到各個風(fēng)電場，各電廠收到計劃曲線值之后，按照計劃曲線控制輸出功率；所述故障緊急調(diào)整模式中，在電網(wǎng)出現(xiàn)突發(fā)故障時，需要大規(guī)模削減風(fēng)電的出力才能保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，這就需要該智能控制系統(tǒng)可以緊急降出力，調(diào)度人員在進(jìn)行安穩(wěn)計算后只需要對該系統(tǒng)輸入需降的風(fēng)電出力總量，系統(tǒng)會立即重新計算各風(fēng)電場的新發(fā)電計劃，并下發(fā)至各個風(fēng)電場執(zhí)行。此智能系統(tǒng)可以極大地縮短酒泉地區(qū)在遇到大的電網(wǎng)故障時緊急處理時間。同時，這也滿足國家電網(wǎng)公司對風(fēng)電場接入電廠的技術(shù)規(guī)定要求，即在電網(wǎng)緊急情況下，風(fēng)電場應(yīng)該根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門的指令控制其輸出的有功功率，并保證風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)的快速性和可靠性；所述人工控制模式和其他自動控制系統(tǒng)一樣，該智能控制系統(tǒng)若在運行過程中出現(xiàn)故障，比如通信信道缺失、收不到電網(wǎng)信息及指令時，可以轉(zhuǎn)入人工控制模式，在該模式下可以人為設(shè)置電網(wǎng)信息，通過認(rèn)為的指令來進(jìn)行有功控制。所述步驟1-3中，在得出各個風(fēng)電場的計劃發(fā)電初值時，各個風(fēng)電場之間進(jìn)行有功功率的合理協(xié)調(diào)分配，而在安全校核的同時，如果需要系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰時，則對相關(guān)火電廠進(jìn)行方式的合理安排。如圖4，所述步驟2包括以下步驟步驟2-1 :根據(jù)風(fēng)電場當(dāng)前計劃值、風(fēng)電場當(dāng)前出力情況、各風(fēng)電場風(fēng)功率預(yù)測值以及選定的風(fēng)電場控制策略進(jìn)行風(fēng)電場出力的預(yù)期變化量預(yù)測；步驟2-2 :結(jié)合估計出的預(yù)期變化量、風(fēng)火打捆外送斷面潮流以及參與調(diào)解的火電廠情況分析得出火電廠的發(fā)電計劃及調(diào)整計劃；步驟2-3 :下發(fā)至火電廠的終端控制系統(tǒng)。所述步驟2中，若需要系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰，則對火電廠進(jìn)行功率分配，保證風(fēng)電滿發(fā)而適當(dāng)?shù)慕档突痣姀S的出力。如圖5，所述步驟3包括以下步驟步驟3-1 :計算電網(wǎng)最大允許出力Pniax ；

步驟3-2 :計算等電廠發(fā)電計劃總和Pplan ；步驟3-3 :若IPfflax-PplanI SPgd成立，則不需要調(diào)整風(fēng)電場出力，形成新的發(fā)電廠出力計劃；若不成立，則執(zhí)行下一步；步驟3-4 :若|Pmax_Pplan|>Pgd成立，則增加風(fēng)電場出力，形成新的發(fā)電廠出力計劃；若不成立，則執(zhí)行下一步；步驟3-5 :判斷？_^_是否成立，若成立則減少風(fēng)電場出力，若不成立則形成新的發(fā)電廠出力計劃。在需要增加風(fēng)電出力時，就按照風(fēng)電機(jī)組容量等量增加差額發(fā)電量，但是在減少風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量時，由于上述復(fù)雜原因，就需要制定出一個比較合理的流程。在需要風(fēng)電場減少出力時，首先應(yīng)該追蹤各個風(fēng)電場的實時發(fā)電容量，統(tǒng)計出各個發(fā)電廠的剩余發(fā)電容量Pkx，在這里，剩余發(fā)電容量是指當(dāng)前發(fā)電廠出力小于其計劃值的容量，若剩余容量存在則表明它的當(dāng)前計劃值偏高，可以補(bǔ)給計劃少但是風(fēng)力大的電廠。當(dāng)所有的剩余容量都已經(jīng)削減完畢以后，統(tǒng)計出總的剩余容量Pkx, j，將它按照運行容量比分配給其他機(jī)組，若此時還是需要削減風(fēng)電出力計劃，則再根據(jù)該時段各機(jī)組的實際運行容量按比例縮減剩余出力減小計劃，這樣就可以將要減小的風(fēng)電計劃合理的分配到各個機(jī)組，如圖6所示。這樣，就可以將風(fēng)電場之間的有功功率協(xié)調(diào)合理的進(jìn)行分配，從而制定出一個完整的風(fēng)電場發(fā)電計劃。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括依次雙向連接的調(diào)度總站、控制主站、控制子站和風(fēng)電場監(jiān)控終端；所述調(diào)度總站對整個風(fēng)電場進(jìn)行監(jiān)控；所述控制主站對控制值進(jìn)行實時下發(fā)；調(diào)度中心站把線路和關(guān)鍵斷面的運行情況、故障情況和過載情況實時上送到所述系統(tǒng)的控制主站以及控制子站；風(fēng)電場監(jiān)控終端調(diào)整風(fēng)電場有功功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)度總站位于所在區(qū)域的電網(wǎng)核心地區(qū)，調(diào)度總站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時運行或互為備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制主站上送和下發(fā)裝置運行信息以及控制計算值的實時下發(fā)，實現(xiàn)風(fēng)電場、控制子站和調(diào)度總站之間的信息匯總和交互。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制子站位于330kV變電站，對330kV控制斷面的潮流進(jìn)行實時監(jiān)控，將線路和關(guān)鍵斷面的運行情況、故障情況和過載情況實時上送到控制主站。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)電場監(jiān)控終端位于風(fēng)電場，進(jìn)行風(fēng)電場的出力監(jiān)控，根據(jù)控制子站分配給風(fēng)電場的出力計劃進(jìn)行自動有功控制，實現(xiàn)風(fēng)電場出力最大化、最優(yōu)化和切風(fēng)電機(jī)組最小化控制。
6.一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，其特征在于所述方法包括以下步驟步驟1:分配風(fēng)電場有功功率；步驟2:配合調(diào)節(jié)火電機(jī)組；步驟3 :協(xié)調(diào)控制風(fēng)電場。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，其特征在于所述步驟I包括以下步驟步驟1-1 :獲取整個風(fēng)電場地區(qū)的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息；步驟1-2 :對所述系統(tǒng)進(jìn)行分析計算；步驟1-3 :根據(jù)風(fēng)功率預(yù)測結(jié)果和當(dāng)時電網(wǎng)允許的最大出力結(jié)合選取的控制模式給出各個風(fēng)電場的計劃發(fā)電初值，并進(jìn)行系統(tǒng)的安全穩(wěn)定校核，進(jìn)而形成風(fēng)電場的發(fā)電計劃下發(fā)到風(fēng)電場監(jiān)控終端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，其特征在于所述控制模式包括斷面約束、調(diào)峰模式、計劃控制模式、故障緊急調(diào)整模式和人工控制模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，其特征在于所述斷面約束中，按照各自斷面潮流裕度自動調(diào)整有功功率控制模式，根據(jù)風(fēng)電外送相關(guān)斷面潮流裕度變化，自動實時增減各風(fēng)電場出力計劃，使得計劃總和不超過控制斷面允許限額；所述調(diào)峰模式中，從EMS獲取電網(wǎng)能夠為風(fēng)電提供的調(diào)峰能力，根據(jù)調(diào)峰能力的變化增減風(fēng)電場的出力計劃，確保風(fēng)電計劃總和不大于風(fēng)電出力加上電網(wǎng)能為風(fēng)電提供的調(diào)峰能力；所述計劃控制模式中，在調(diào)度總站中計算出各個風(fēng)電場發(fā)電計劃曲線，并下發(fā)到各個風(fēng)電場，各電廠收到計劃曲線值之后，按照計劃曲線控制輸出功率；所述故障緊急調(diào)整模式中，所述系統(tǒng)緊急降出力，調(diào)度人員對所述系統(tǒng)輸入需降的風(fēng)電出力總量，系統(tǒng)重新計算各風(fēng)電場的新發(fā)電計劃，并下發(fā)至各個風(fēng)電場執(zhí)行；所述人工控制模式中，人為設(shè)置電網(wǎng)信息，通過認(rèn)為的指令來進(jìn)行有功功率控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，其特征在于所述步驟1-3中，在得出各個風(fēng)電場的計劃發(fā)電初值時，各個風(fēng)電場之間進(jìn)行有功功率的合理協(xié)調(diào)分配，而在安全校核的同時，如果需要系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰時，則對相關(guān)火電廠進(jìn)行方式的合理安排。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，其特征在于所述步驟2包括以下步驟步驟2-1 :根據(jù)風(fēng)電場當(dāng)前計劃值、風(fēng)電場當(dāng)前出力情況、各風(fēng)電場風(fēng)功率預(yù)測值以及選定的風(fēng)電場控制策略進(jìn)行風(fēng)電場出力的預(yù)期變化量預(yù)測；步驟2-2:結(jié)合估計出的預(yù)期變化量、風(fēng)火打捆外送斷面潮流以及參與調(diào)解的火電廠情況分析得出火電廠的發(fā)電計劃及調(diào)整計劃；步驟2-3 :下發(fā)至火電廠的終端控制系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，其特征在于所述步驟2中，若需要系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰，則對火電廠進(jìn)行功率分配，保證風(fēng)電滿發(fā)而適當(dāng)?shù)慕档突痣姀S的出力。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，其特征在于所述步驟3包括以下步驟步驟3-1 :計算電網(wǎng)最大允許出力Pmax ；步驟3-2 :計算等電廠發(fā)電計劃總和Pplan ；步驟3-3 :若IPmax-PplanI彡P(guān)gd成立，則不需要調(diào)整風(fēng)電場出力，形成新的發(fā)電廠出力計劃；若不成立，則執(zhí)行下一步；步驟3-4:若I Pmax-PplanI >Pgd成立，則增加風(fēng)電場出力，形成新的發(fā)電廠出力計劃；若不成立，則執(zhí)行下一步；步驟3-5:判斷否成立，若成立則減少風(fēng)電場出力，若不成立則形成新的發(fā)電廠出力計劃。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的集群風(fēng)電場有功功率智能控制方法，其特征在于所述步驟3-5中，減少風(fēng)電場出力包括如下步驟步驟3-5-1 :獲取各個風(fēng)電場運行數(shù)據(jù)，統(tǒng)計各個風(fēng)電場的剩余容量；步驟3-5-2 :若風(fēng)電場實時發(fā)電有功功率P」和風(fēng)電場計劃發(fā)電有功功率Pplan, j之間滿足匕< PplaM，則執(zhí)行下一步，若不滿足，則按照機(jī)組運行容量等比例削減風(fēng)電場出力計劃；步驟3-5-3 :統(tǒng)計各個風(fēng)電場總剩余容量Σ Pkx,p并削減風(fēng)電場容量；步驟3-5-4 :若還需要削減風(fēng)電出力計劃，則再根據(jù)該時段各機(jī)組的實際運行容量按比例縮減剩余出力減小計劃，將要減小的風(fēng)電計劃合理的分配到各個機(jī)組。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集群風(fēng)電場有功功率智能控制系統(tǒng)和方法，保證電網(wǎng)在各種運行方式下穩(wěn)定可靠運行，最大限度地提高電網(wǎng)的輸送能力和對風(fēng)電的接納能力，同時又實現(xiàn)了調(diào)度決策的智能化，自動計算并下發(fā)風(fēng)電場發(fā)電計劃，使風(fēng)電場的出力最大化，保證在電網(wǎng)出現(xiàn)事故情況下，切風(fēng)電機(jī)組最小化、最優(yōu)化，實現(xiàn)充分利用風(fēng)能等新資源的目標(biāo)。
文檔編號H02J3/38GK103050989SQ20121038339
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者韓家輝, 申洪, 丁劍, 尚勇, 魏磊, 姜寧 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 西北電網(wǎng)有限公司, 國家電網(wǎng)公司