基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法，將限出力條件下的風(fēng)電場(chǎng)集群有功出力最大化、線損最小化作為目標(biāo)函數(shù)，將系統(tǒng)安全、風(fēng)電場(chǎng)輸出功率、風(fēng)電機(jī)組頻繁啟停、低預(yù)測(cè)功率作為約束條件，并計(jì)及了聯(lián)絡(luò)線上有功功率損耗以及短期有功功率預(yù)測(cè)誤差的影響。本發(fā)明實(shí)用性強(qiáng)，不僅能夠通過增加風(fēng)電場(chǎng)集群的有功出力、降低集群內(nèi)部的有功功率損耗實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)集群棄風(fēng)電量的下降，還能在一定程度上削弱風(fēng)電機(jī)組頻繁啟停對(duì)機(jī)組使用壽命、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行、系統(tǒng)調(diào)節(jié)的不利影響。
【專利說明】基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日益進(jìn)步、風(fēng)機(jī)制造水平的不斷提高，在國(guó)家"建設(shè)大基地、 融入大電網(wǎng)"風(fēng)電發(fā)展戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，我國(guó)風(fēng)電在電網(wǎng)中的比重不斷提高，且正在由分散、 小規(guī)模開發(fā)、就地消納，向大規(guī)模、高集中開發(fā)，遠(yuǎn)距離、高電壓輸送方向發(fā)展。甘肅酒泉、新 疆哈密、內(nèi)蒙、吉林、山東等八個(gè)千萬kW級(jí)的風(fēng)電基地已相繼獲得批復(fù)和開工建設(shè)，到2020 年，我國(guó)將陸續(xù)建成若干個(gè)"風(fēng)電三峽"。
[0003] 與之相對(duì)應(yīng)的是，受電網(wǎng)建設(shè)與風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)不協(xié)調(diào)、系統(tǒng)調(diào)峰容量不足、外送通道 輸送能力不足等因素綜合影響，風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)問題日益嚴(yán)峻。從中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專 業(yè)委員會(huì)2011年4月6日發(fā)布的《2011年風(fēng)電限電情況初步統(tǒng)計(jì)》可知，2011年我國(guó)約有 100億kWh左右的風(fēng)電電量由于電網(wǎng)調(diào)度限電原因而損失，其中，甘肅、內(nèi)蒙、吉林等風(fēng)電場(chǎng) 集中地區(qū)的限電比例均超過20%。2012年全國(guó)棄風(fēng)電量更是高達(dá)200億千瓦時(shí)，為2011年 的兩倍。在短期內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)問題無法有效解決、限出力運(yùn)行仍將持續(xù)的背景下，如何合理 分配風(fēng)電場(chǎng)集群內(nèi)各風(fēng)電場(chǎng)的有功出力限值，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)間的協(xié)調(diào)控制已成為當(dāng)前迫 切需要解決的現(xiàn)實(shí)問題之一。
[0004] 目前，已有的以風(fēng)電場(chǎng)為單位、各自獨(dú)立調(diào)節(jié)的有功功率控制思路將無法滿足上 述要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供基于超短期功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率優(yōu)化分 配方法，用以解決風(fēng)電場(chǎng)集群有功出力限值的合理分配問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功 率分配方法，步驟如下：
[0007] 1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各風(fēng)電場(chǎng)有功功率，結(jié)合相應(yīng)的功率歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)集群超 短期有功功率預(yù)測(cè)信息的修正處理，得到下一時(shí)段各風(fēng)電場(chǎng)集群有功功率預(yù)測(cè)修正信息 pFOR ^WFi ；
[0008] 2)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)集群超短期有功功率預(yù)測(cè)修正信息和上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)下達(dá)的風(fēng) 電場(chǎng)集群最大有功允許出力，滿足式（2)時(shí)，判定風(fēng)電場(chǎng)集群在下一個(gè)時(shí)段需要進(jìn)行 限出力控制；

【權(quán)利要求】
1. 基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法，其特征在于，步驟如下： 1) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各風(fēng)電場(chǎng)有功功率，結(jié)合相應(yīng)的功率歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)集群超短期有 功功率預(yù)測(cè)信息的修正處理，得到下一時(shí)段各風(fēng)電場(chǎng)集群有功功率預(yù)測(cè)修正信息 2) 根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)集群超短期有功功率預(yù)測(cè)修正信息和上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)下達(dá)的風(fēng)電場(chǎng) 集群最大有功允許出力，滿足式（2)時(shí)，判定風(fēng)電場(chǎng)集群在下一個(gè)時(shí)段需要進(jìn)行限出 力控制；
(2) 為風(fēng)電場(chǎng)WFi的有功功率預(yù)測(cè)修正值；Λ PWi為相應(yīng)風(fēng)電場(chǎng)的有功功率線損； 為風(fēng)電場(chǎng)集群WFC的最大有功允許出力； 3) 如果需要限出力，依據(jù)式（3)將風(fēng)電場(chǎng)集群劃分為不可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)集群子集 WFCI I和可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)集群子集WFCI ;
(3) 式中，kfti為低預(yù)測(cè)功率約束的小于1的權(quán)重系數(shù)；為各風(fēng)電場(chǎng)的計(jì)劃有功出力； /?&為各風(fēng)電場(chǎng)的額定裝機(jī)容量； 4) 對(duì)于不可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)集群子集，歸屬于該子集的風(fēng)電場(chǎng)，在下一時(shí)段的計(jì)劃有功出 力等于其超短期有功功率預(yù)測(cè)值，且實(shí)際出力不大于其預(yù)測(cè)值；對(duì)于可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)集群子 集，歸屬于該子集的風(fēng)電場(chǎng)，結(jié)合超短期有功功率預(yù)測(cè)信息、系統(tǒng)安全約束、風(fēng)電場(chǎng)輸出功 率約束、避免機(jī)組頻繁啟停約束以及不可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)集群子集的計(jì)劃有功出力，以限出力 條件下的風(fēng)電場(chǎng)集群有功出力最大化、線損最小化作為目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算其在下一時(shí)段的計(jì) 劃有功出力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法，其特 征在于，步驟1)中所述風(fēng)電場(chǎng)集群超短期有功功率預(yù)測(cè)信息的修正處理過程如下： 對(duì)于任一風(fēng)電場(chǎng)，用式（11)、（12)對(duì)到當(dāng)前時(shí)段為止的風(fēng)電場(chǎng)有功歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，
(11) (12) 其中，APwFi、AvWFpi分別為固定監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔ΛΤ對(duì)應(yīng)的有功功率變化率和有功功率 波動(dòng)率，i為監(jiān)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)編號(hào)，PwFiiT〇、PwFiT為兩相鄰時(shí)段的風(fēng)電場(chǎng)有功出力； 對(duì)Λ PwFi、進(jìn)行分段統(tǒng)計(jì)，獲得基于一定置信水平λ的有功功率變化率最大值 ΔΡ_Χ，Λ和有功功率波動(dòng)率最大值; 由Δρ^_，λ、Λν_ΜΧ，λ和實(shí)時(shí)有功功率監(jiān)測(cè)值Ρ"π(τ_ υ，確定下一時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)有功功 率？_"的波動(dòng)范圍為：
(13) 簡(jiǎn)記為： /V y\ \_PwFiT min, A^PwFiT max, λ\ ( 14) 基于一定置信水平λ的風(fēng)電場(chǎng)有功功率預(yù)測(cè)初步修正值^為：
(15) 為給定的原始有功功率預(yù)測(cè)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法，其特 征在于，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)額定裝機(jī)容量確定的整體波動(dòng)范圍[P WFi min，PWi _]對(duì)所述有功功率預(yù) 測(cè)初步修正值^進(jìn)行進(jìn)一步修正，得到有功功率預(yù)測(cè)修正值:
(16) PWFi min設(shè)定為〇, PWFi _設(shè)定為風(fēng)電場(chǎng)的額定裝機(jī)容量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法，其特 征在于，步驟2)之后，如果不需要限出力，風(fēng)電場(chǎng)集群按式（21)確定各風(fēng)電場(chǎng)的計(jì)劃有功 出力⑶，
(21) 式中，kfpe為一個(gè)與風(fēng)電功率預(yù)測(cè)精度正相關(guān)的小于1的權(quán)重系數(shù)，由整定給出；預(yù)測(cè) 精度越高，kfpe越大；為風(fēng)電場(chǎng)集群的有功功率線損。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法，其特 征在于，步驟4)中，對(duì)于歸屬于不可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)集群子集WFCI I的風(fēng)電場(chǎng)，按式（41)確 定下一時(shí)段Τ的計(jì)劃有功出力； (41) N-M為不可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)集群子集中風(fēng)電場(chǎng)的個(gè)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)集群限出力有功功率分配方法，其特 征在于，步驟4)中，對(duì)于歸屬于可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)集群子集WFCI的風(fēng)電場(chǎng)，按式（42)確定下 一時(shí)段T的計(jì)劃有功出力；
(42) 式中，
^步驟4)所述目標(biāo)函數(shù)； α /、α 為權(quán)重系數(shù)；krek為避免機(jī)組頻繁啟停約束的小于1的權(quán)重系數(shù)， 為可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)WFk在不切機(jī)前提下能達(dá)到的最小出力限值；為可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)WFk的 計(jì)劃有功出力，為相應(yīng)的有功功率線損，Μ為歸屬于可調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)集群子集WFCI的 風(fēng)電場(chǎng)個(gè)數(shù)。
【文檔編號(hào)】H02J3/46GK104143839SQ201310547818
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】王世謙, 于琳琳, 張麗華, 田春箏, 黃景慧 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院