[发明专利]一种风电场无功指令分配方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源与节能技术领域和电力系统电压控制领域，尤其涉及一种无功指令的分配方法。

背景技术

近十几年来，随着电力电子技术以及电力系统电压控制方法的研究与进展，风能作为具规模化应用前景和商业化发展潜能的新能源之一，以一种前所未有的速度迅猛发展。风力发电的一个重要问题是无功功率的分配与控制，这项技术直接影响到大规模风电场接入电网后的友好性，包括各种可能的稳定性问题。

随着风电机组技术的不断发展，变速恒频风电机组逐渐成为风电场的主流机型，其中目前应用的主流机型为双馈发电机，借助电力电子变换器，可以实现有功功率、无功功率的快速、精确解耦控制，因此由该机型组成的风电场可以作为电力系统中的重要可调无功源。

但是，受设备（主要为转子变流器）的热稳定限制，风电机组的无功发出能力常常根据有功出力的情况而大范围变化，因此其发出无功的极限参数需要实时更新计算并反馈给上级调度，增加了风电场无功功率的控制复杂度。因此，实际运行中风电机组基本较少参与无功功率调节，导致大量的无功功率容量闲置。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种充分利用风电场中风电机组的无功调节能力，减少无功功率容量闲置的无功指令的分配方法。

一种风电场无功指令的分配方法，包括以下步骤：根据各单台风机当前各自的运行工况计算出输出无功的极限Q_{i_max}，并汇总各单台风机的数据后，得到整个风电场的输出无功极限Q_max，并反馈到上级调度；依据各风电场上报的输出无功极限以及潮流控制策略，分配下一时刻各风电场的无功指令Q_cmd；根据分配给单个风电场的无功指令以及该风电场内风机的有功出力，确定各单台风机的无功指令Q_{i_cmd}；以及根据分配给各单台风机的无功指令Q_{i_cmd}以及定子、转子两侧输出无功的范围，确定分配到定子、转子两侧的无功指令。

相对于现有技术，本发明基于确定单个风电场的无功极限特性，通过分析并充分利用风电场的无功调节能力，确立了单台机组-风电场调度-上级调度中心的无功协调控制策略，实现了对双馈发电机组成的风电场中转子变流器容量的充分利用，提高了设备利用率与无功补偿能力，减少了无功功率容量闲置。

附图说明

图1为本发明提供的双馈发电机组的组成以及功率分布示意图。

图2为本发明提供的最大功率点跟踪目标曲线。

图3为本发明提供的单台机无功极限计算流程。

图4为本发明提供的上级调度、风电场调度以及单台风机的协调无功控制示意图。

图5为本发明提供的无功指令的协调分配过程。

图6为本发明的风机运行在额定功率以下时的无功极限曲线（P-Q特性）。

具体实施方式

下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。

请参阅图1，图1为本发明提供的风电场无功指令分配方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S10，根据各单台风机当前各自的运行工况快速计算出输出无功的极限Q_{i_max}，并汇总各单台风机的数据后，得到整个风电场的输出无功极限Q_max，并反馈到上级调度；

步骤S20，依据各风电场上报的无功极限以及潮流控制策略，计算并分配下一时刻各风电场的无功指令；

步骤S30，根据分配给单个风电场的无功指令以及该风电场内风机的有功出力，确定各单台风机的无功指令；以及

步骤S40，根据分配给各单台风机的无功指令以及定子、转子两侧输出无功的范围，确定分配到定子、转子两侧的无功指令。

在步骤S10中，需要考虑到实际风电机组机端电压波动，所述电压波动可以瞬时计算，也可以曲线的形式给出。另外，所述单台风机的无功极限确定还需要考虑到几个因素，如机端低通滤波支路的功率特性，双馈发电机网侧变流器的无功容量，定向矢量控制方式的影响以及电机参数影响。请参阅图1，当双馈风力发电机输出有功功率为P时，定子输出的有功P_s、转子输出的有功P_r分别为：

请一并参阅图2，根据图2所示的最大功率点跟踪（MPPT）目标曲线，当低于额定有功功率时s与P有如下函数关系：

；