一種集群風(fēng)電場有功功率控制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種集群風(fēng)電場有功功率控制方法，是一種計算省（自治區(qū)）級調(diào)度機(jī)構(gòu)下發(fā)的有功功率分配到各風(fēng)電場的計劃值的方法，采用本發(fā)明專利技術(shù)提出的有功功率分配計算方法可以確定下一控制周期各大集群風(fēng)電場的有功出力計劃值，通過實時計算電網(wǎng)總接納風(fēng)電能力，從而保證了在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，各集群風(fēng)電場出力最大化。本發(fā)明專利技術(shù)考慮電網(wǎng)總接納能力的變化、各風(fēng)電場當(dāng)前出力、風(fēng)電預(yù)測情況以及負(fù)荷預(yù)測情況等多方面因素，每固定周期計算一次各風(fēng)場計劃，并下發(fā)至各風(fēng)場，該計劃為上限值，低于該計劃風(fēng)場可自由發(fā)電，高于該計劃需要申請。本發(fā)明專利技術(shù)最大限度的提高風(fēng)電場的發(fā)電效率，并保證電力系統(tǒng)最大化接納風(fēng)電。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)及其自動化
，涉及一種集群風(fēng)電場有功功率控制方法。
技術(shù)介紹
風(fēng)能是一種清潔能源，又是一種具有波動性、隨機(jī)性和間歇性特點的能源。風(fēng)電場往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，這增加了電網(wǎng)潮流的不確定性，需要通過常規(guī)電源的調(diào)節(jié)和加裝儲能系統(tǒng)來平衡和平抑風(fēng)電功率波動。隨著風(fēng)電場裝機(jī)容量的不斷增加，如何有效控制各風(fēng)電場的有功出力，制定既可與風(fēng)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、頻率調(diào)整壓力的控制目標(biāo)，充分地利用風(fēng)能，實現(xiàn)各風(fēng)電場的協(xié)調(diào)控制以滿足電網(wǎng)對風(fēng)電場有功的綜合需求，解決大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)后的安全穩(wěn)定問題。為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，調(diào)度運(yùn)行人員往往在運(yùn)行控制中留有較大的安全裕度，這導(dǎo)致電網(wǎng)最大可接納風(fēng)電能力得不到充分利用，即使是在電網(wǎng)缺電時，風(fēng)電場的有功出力也不能得到充分利用，這無疑浪費了風(fēng)電的裝機(jī)容量。因此，本專利技術(shù)提出了省（自治區(qū)）級調(diào)度機(jī)構(gòu)（簡稱中調(diào)）主動對風(fēng)電場的有功出力進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，使得電網(wǎng)最大化接納風(fēng)電場出力。
技術(shù)實現(xiàn)思路
技術(shù)問題：本專利技術(shù)提供一種可以保證每個風(fēng)場能公平的獲得發(fā)電計劃，最大限度的提高風(fēng)電場的發(fā)電效率，保證風(fēng)電場出力最大化，做到風(fēng)場間資源協(xié)調(diào)優(yōu)化分配，合理分配每個風(fēng)電場下一控制周期計劃值的集群風(fēng)電場有功功率控制方法。技術(shù)方案：本專利技術(shù)的集群風(fēng)電場有功功率控制方法，包括下述步驟：1）集群風(fēng)電有功功率控制系統(tǒng)的通信終端從風(fēng)電場調(diào)度中心采集當(dāng)前第i個風(fēng)電場的出力第i個風(fēng)電場的最大出力為第i個風(fēng)電場的最小出力第i個風(fēng)電場功率預(yù)測裝置預(yù)測的下一控制周期風(fēng)電場的有功出力預(yù)測值從中調(diào)采集電力系統(tǒng)當(dāng)前負(fù)荷數(shù)據(jù)當(dāng)前下發(fā)給各風(fēng)電場的有功功率計劃值以及負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測的下一控制周期系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測值其中t表示當(dāng)前控制周期，t+1表示下一控制周期，i為風(fēng)電場中的序號，W表示風(fēng)電場數(shù)據(jù)，L表示負(fù)荷數(shù)據(jù)；2）根據(jù)以下目標(biāo)函數(shù)和約束條件，通過混合整數(shù)規(guī)劃法計算得到1到n個風(fēng)電場下一控制周期的并網(wǎng)系數(shù)所述目標(biāo)函數(shù)為：maxF=Σi=1nKit+1Σi=1n|Pi,plant+1-Pi,Wt|]]>式中：為第i個風(fēng)電場下一控制周期并網(wǎng)系數(shù)，n為風(fēng)電場的個數(shù)，為第i個風(fēng)電場下一控制周期的有功出力計劃值，即為當(dāng)前第i個風(fēng)電場的出力；所述約束條件包括系統(tǒng)有功功率平衡約束、備用約束、火電機(jī)組出力上下限約束、火電機(jī)組開停機(jī)時間約束、火電機(jī)組爬坡約束、線路潮流約束、風(fēng)電場出力約束、風(fēng)電場功率變化約束；所述系統(tǒng)有功功率平衡約束如下式所示，表示各個時刻開機(jī)火電機(jī)組的出力之和應(yīng)等于負(fù)荷需求與風(fēng)電場出力之差：式中：m為火電機(jī)組數(shù)，n為風(fēng)電場數(shù)，為機(jī)組j在下一控制周期的有功出力，為火電機(jī)組j在下一控制周期的啟停狀態(tài)，即關(guān)機(jī)狀態(tài)，為開機(jī)狀態(tài)，為下一控制周期時段的負(fù)荷預(yù)測值，為第i個風(fēng)電場下一控制周期的風(fēng)電場出力預(yù)測值；所述備用約束如下式所示，開機(jī)火電機(jī)組所提供的備用應(yīng)能夠滿足負(fù)荷與風(fēng)電預(yù)測雙重誤差所帶來的影響：ΣjmPj,max·Ujt+1-PDt+1≥RLt+1+Σi=1n(Kit+1×Ri,Wt+1)(j=1,···,m)]]>PDt+1-ΣjmPj,max·Ujt+1≤RLt+1+Σi=1n(Kit+1×Ri,Wt+1)(j=1,···,m)]]>式中：Pj,min為第j個機(jī)組最大出力，Pj,max為第j個機(jī)組最小出力，為t時段的負(fù)荷減去t時段的風(fēng)電出力的凈負(fù)荷；為t時段負(fù)荷預(yù)測誤差所要求的備用，為t時段風(fēng)電預(yù)測誤差所要求的備用；所述火電機(jī)組出力上下限約束如下式所示：Pj,min·Ujt+1≤Pjt+1≤Pj,max·Ujt+1(j=1,···,m)]]>火電機(jī)組開停機(jī)時間約束如下式所示，因機(jī)組不能頻繁啟停，機(jī)組在一定時間內(nèi)開停次數(shù)應(yīng)限制在設(shè)定范圍以內(nèi)；(Xjon(t)-Tjon)·(Ujt-Ujt+1)≥0(j=1,···,m)]]>(Xjoff(t)-Tjoff)·(Ujt+1-Ujt)≥0(j=1,···,m)]]>式中，和分別表示火電機(jī)組j到當(dāng)前累計開機(jī)時間和累計關(guān)機(jī)時間，分別為機(jī)組j的最小運(yùn)行時間和最小停運(yùn)時間；所述火電機(jī)組爬坡約束如下式所示，機(jī)組出力在前后兩個時段應(yīng)滿足機(jī)組爬坡約束：Pjt+1-Pjt≤Ru(j)]]>Pjt-Pjt+1≤Rd(j)]]>式中，Ru(j)和Rd(j)分別代表火電機(jī)組j的上坡速率限值和下坡速率限值；所述線路潮流約束如下式所示，本專利技術(shù)優(yōu)化算法部分采用直流潮流來表示網(wǎng)絡(luò)約束對機(jī)組組合的作用：Pkmin≤Pkt+1≤Pkmax]]>式中，和分別為線路k的最小傳輸容量和最大傳輸容量，其中k為線路序號；所述風(fēng)電場出力約束如下式所示：Pi,Wmin≤Pi,plant+1≤Pi,Wmax]]>式中：為第i個風(fēng)電場的最大出力；為第i個風(fēng)電場的最小出力；所述風(fēng)電場功率變化約束如下式所示，是根據(jù)《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，確保風(fēng)電場功率變化率不超過電網(wǎng)調(diào)度部門的給定值：|Pi,plant+1≤Pi,Wt|≤ΔPi,rule]]>式中：ΔPi,rule為電網(wǎng)調(diào)度部門的規(guī)定的第i個風(fēng)電場輸出功率變化率給定值；3）根據(jù)下式計算下一控制周期第i個風(fēng)電場有功出力計劃值：有益效果：本專利技術(shù)提出的有功功率優(yōu)化控制方法中目標(biāo)函數(shù)通過最大化風(fēng)電場出力，即最大化風(fēng)電并網(wǎng)系數(shù)，不僅保證最大化接納風(fēng)電出力，而且通過最小化前后兩個控制周期風(fēng)電出力之差，保證各風(fēng)電場在兩個相鄰控制周期輸出有功功率變化率最小。約束條件部分考慮了功率平衡約束、機(jī)組最大最小出力約束和火電機(jī)組備用約束等到電網(wǎng)安全約束條件從而保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，做到風(fēng)場間資源協(xié)調(diào)優(yōu)化分配。現(xiàn)有集群風(fēng)電場有功功率分配算法主要是平均分配算法、加權(quán)平均分配算法和變比例分配算法，現(xiàn)有方法都沒有考慮到最大化接納風(fēng)電，也未考慮到風(fēng)電場在兩個控制周期出力變化過大而影響本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種集群風(fēng)電場有功功率控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：1）集群風(fēng)電有功功率控制系統(tǒng)的通信終端從風(fēng)電場調(diào)度中心采集當(dāng)前第i個風(fēng)電場的出力第i個風(fēng)電場的最大出力為第i個風(fēng)電場的最小出力第i個風(fēng)電場功率預(yù)測裝置預(yù)測的下一控制周期風(fēng)電場的有功出力預(yù)測值從中調(diào)采集電力系統(tǒng)當(dāng)前負(fù)荷數(shù)據(jù)當(dāng)前下發(fā)給各風(fēng)電場的有功功率計劃值以及負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測的下一控制周期系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測值其中t表示當(dāng)前控制周期，t+1表示下一控制周期，i為風(fēng)電場中的序號，W表示風(fēng)電場數(shù)據(jù)，L表示負(fù)荷數(shù)據(jù)；2）根據(jù)以下目標(biāo)函數(shù)和約束條件，通過混合整數(shù)規(guī)劃法計算得到1到n個風(fēng)電場下一控制周期的并網(wǎng)系數(shù)所述目標(biāo)函數(shù)為：maxF=Σi=1nKit+1Σi=1n|Pi,plant+1-Pi,Wt|式中：為第i個風(fēng)電場下一控制周期并網(wǎng)系數(shù)，n為風(fēng)電場的個數(shù)，為第i個風(fēng)電場下一控制周期的有功出力計劃值，即為當(dāng)前第i個風(fēng)電場的出力；所述約束條件包括系統(tǒng)有功功率平衡約束、備用約束、火電機(jī)組出力上下限約束、火電機(jī)組開停機(jī)時間約束、火電機(jī)組爬坡約束、線路潮流約束、風(fēng)電場出力約束、風(fēng)電場功率變化約束；所述系統(tǒng)有功功率平衡約束如下式所示，表示各個時刻開機(jī)火電機(jī)組的出力之和應(yīng)等于負(fù)荷需求與風(fēng)電場出力之差：式中：m為火電機(jī)組數(shù)，n為風(fēng)電場數(shù)，為機(jī)組j在下一控制周期的有功出 力，為火電機(jī)組j在下一控制周期的啟停狀態(tài)，即關(guān)機(jī)狀態(tài)，為開機(jī)狀態(tài)，為下一控制周期時段的負(fù)荷預(yù)測值，為第i個風(fēng)電場下一控制周期的風(fēng)電場出力預(yù)測值；所述備用約束如下式所示，開機(jī)火電機(jī)組所提供的備用應(yīng)能夠滿足負(fù)荷與風(fēng)電預(yù)測雙重誤差所帶來的影響：ΣjmPj,max·Ujt+1-PDt+1≥RLt+1+Σi=1n(Kit+1×Ri,Wt+1)(j=1,···,m)PDt+1-ΣjmPj,max·Ujt+1≤PLt+1+Σi=1n(Kit+1×Ri,Wt+1)(j=1,···,m)式中：Pj,min為第j個機(jī)組最大出力，Pj,max為第j個機(jī)組最小出力，為t時段的負(fù)荷減去t時段的風(fēng)電出力的凈負(fù)荷；為t時段負(fù)荷預(yù)測誤差所要求的備用，為t時段風(fēng)電預(yù)測誤差所要求的備用；所述火電機(jī)組出力上下限約束如下式所示：Pj,min·Ujt+1≤Pjt+1≤Pj,max·Ujt+1(j=1,···,m)火電機(jī)組開停機(jī)時間約束如下式所示，因機(jī)組不能頻繁啟停，機(jī)組在一定時間內(nèi)開停次數(shù)應(yīng)限制在設(shè)定范圍以內(nèi)；(Xjon(t)-Tjon)·(Ujt-Ujt+1)≥0(j=1,···,m)(Xjoff(t)-Tjoff)·(Ujt+1-Ujt)≥0(j=1,···,m)式中，和分別表示火電機(jī)組j到當(dāng)前累計開機(jī)時間和累計關(guān)機(jī)時間，分別為機(jī)組j的最小運(yùn)行時間和最小停運(yùn)時間；所述火電機(jī)組爬坡約束如下式所示，機(jī)組出力在前后兩個時段應(yīng)滿足機(jī)組爬坡約束：Pjt+1-Pjt≤Ru(j)Pjt-Pjt+1≤Rd(j)式中，Ru(j)和Rd(j)分別代表火電機(jī)組j的上坡速率限值和下坡速率限值；所述線路潮流約束如下式所示，本專利技術(shù)優(yōu)化算法部分采用直流潮流來表示網(wǎng)絡(luò)約束對機(jī)組組合的作用：Pkmin≤Pkt+1≤Pkmax式中，和分別為線路k的最小傳輸容量和最大傳輸容量，其中k為線路序號；所述風(fēng)電場出力約束如下式所示：Pi,Wmin≤Pi,plant+1≤Pi,Wmax式中：為第i個風(fēng)電場的最大出力；為第i個風(fēng)電場的最小出力；所述風(fēng)電場功率變化約束如下式所示，是根據(jù)《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，確保風(fēng)電場功率變化率不超過電網(wǎng)調(diào)度部門的給定值：|Pi,plant+1≤Pi,Wt|≤ΔPi,rule式中：ΔPi,rule為電網(wǎng)調(diào)度部門的規(guī)定的第i個風(fēng)電場輸出功率變化率給定值；3）根據(jù)下式計算下一控制周期第i個風(fēng)電場有功出力計劃值：FDA000...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種集群風(fēng)電場有功功率控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
1）集群風(fēng)電有功功率控制系統(tǒng)的通信終端從風(fēng)電場調(diào)度中心采集當(dāng)前第i個風(fēng)
電場的出力第i個風(fēng)電場的最大出力為第i個風(fēng)電場的最小出力第i個風(fēng)電場功率預(yù)測裝置預(yù)測的下一控制周期風(fēng)電場的有功出力預(yù)測值從中
調(diào)采集電力系統(tǒng)當(dāng)前負(fù)荷數(shù)據(jù)當(dāng)前下發(fā)給各風(fēng)電場的有功功率計劃值以及
負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測的下一控制周期系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測值其中t表示當(dāng)前控制周期，
t+1表示下一控制周期，i為風(fēng)電場中的序號，W表示風(fēng)電場數(shù)據(jù)，L表示負(fù)荷數(shù)據(jù)；
2）根據(jù)以下目標(biāo)函數(shù)和約束條件，通過混合整數(shù)規(guī)劃法計算得到1到n個風(fēng)電
場下一控制周期的并網(wǎng)系數(shù)所述目標(biāo)函數(shù)為：
maxF=Σi=1nKit+1Σi=1n|Pi,plant+1-Pi,Wt|]]>式中：為第i個風(fēng)電場下一控制周期并網(wǎng)系數(shù)，n為風(fēng)電場的個數(shù)，為第i個風(fēng)電場下一控制周期的有功出力計劃值，即為
當(dāng)前第i個風(fēng)電場的出力；
所述約束條件包括系統(tǒng)有功功率平衡約束、備用約束、火電機(jī)組出力上下限約束、
火電機(jī)組開停機(jī)時間約束、火電機(jī)組爬坡約束、線路潮流約束、風(fēng)電場出力約束、風(fēng)
電場功率變化約束；
所述系統(tǒng)有功功率平衡約束如下式所示，表示各個時刻開機(jī)火電機(jī)組的出力之和
應(yīng)等于負(fù)荷需求與風(fēng)電場出力之差：
式中：m為火電機(jī)組數(shù)，n為風(fēng)電場數(shù)，為機(jī)組j在下一控制周期的有功出

\t力，為火電機(jī)組j在下一控制周期的啟停狀態(tài)，即關(guān)機(jī)狀態(tài)，為開機(jī)狀態(tài)，為下一控制周期時段的負(fù)荷預(yù)測值，為第i個風(fēng)電場下一控
制周期的風(fēng)電場出力預(yù)測值；
所述備用約束如下式所示，開機(jī)火電機(jī)組所提供的備用應(yīng)能夠滿足負(fù)荷與風(fēng)電預(yù)
測雙重誤差所帶來的影響：
ΣjmPj,max·Ujt+1-PDt+1≥RLt+1+Σi=1n(Kit+1×Ri,Wt+1)(j=1,···,m)]]>PDt+1-ΣjmPj,max·Ujt+1≤PLt+1+Σi=1n(Kit+1×Ri,Wt+1)(j=1,···,m)]]>式中：Pj,min為...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高賜威，陳曦寒，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：