[发明专利]风电场有功功率优化分配控制方法

说明书

本发明所述的风电场有功功率优化分配控制方法，提出一种基于机组疲劳载荷灵敏度而实施风电场有功功率优化分配的控制方法，针对形成机组疲劳载荷的传动系载荷和塔架结构载荷分别提出改进型灵敏度模型。以期提高机组疲劳载荷分析精度与有效性，实现兼顾跟踪电网调度指令与有效减轻风电场疲劳载荷的设计目的。机组疲劳载荷灵敏度模型包括因低速轴扭转引起的传动系载荷、以及因塔架偏转引起的塔筒结构载荷；基于机组疲劳载荷灵敏度模型的风电场有功功率优化分配目标函数如下式表示，式中，P_i为第i号机组发出的电功率，η为疲劳载荷权重因子，旨在调节功率偏差与疲劳载荷在优化过程中的权重；ξ为机组塔筒弯矩疲劳载荷加权因子以调节两种疲劳载荷在优化过程中的权重。

技术领域

本发明涉及一种基于机组疲劳载荷灵敏度进行有功功率优化分配的控制方法，属于风电场设计领域。

背景技术

伴随国内外风力发电技术与风电占有率的不断提高，风力发电系统的不确定性对于电网功率平衡与安全运行也带来了更为严峻的技术挑战。

对于有功功率来说，风电场应能够跟踪电网调度指令，当电网所需功率低于其最大可用功率时，风电场将限制机组发电量并以降额模式运行，此时，如何实现机组之间有功分配显得非常重要。传统风电场的有功分配方法仅考虑跟踪电网功率参考值，根据机组可用功率比例分配各台机组功率，不考虑机组受动态应力产生的疲劳载荷对机组寿命的影响。

如在先公开以下内容的国内专利申请，申请号CN201910836163.6，名称为考虑机组疲劳载荷的风电场有功功率分配方法，其方案包括：1)第一层是风电集群分配层，该风电集群分配层利用各个风电场风速预测信息计算可发功率，按每个风电场计算的可发功率值之间的比例将集群有功参考值分配到风电场分配层；2)第二层是风电场分配层，是将第一层中接收到的集群有功参考值按照聚类分析的结果，采用优先排序法分配给不同类机组；3)第三层是机组分配层，将各类机组接收到的有功参考值分配到各台机组。本发明很好的解决了以往所存在的问题，降低高渗透率风电对电网的冲击，在不影响甚至减少机组疲劳载荷的情况下，加强了风电集群内部的协调配合并提高出力。

上述在先申请专利虽然提出从机组疲劳载荷角度考虑提出有功功率分配方案，但解决问题的步骤中缺少分配模块按有功参考值优先排序分配不同类机组的目标函数模型，对于分配依据的计算较不准确而相应地制约了有功功率分配针对性，降低了风电场整体功率分配有效性。另一方面，对形成机组疲劳载荷的因素考虑还不具直接与针对性，因此无法真正兼顾跟踪电网调度指令和有效地减轻风电场疲劳载荷。现有有功分配方法缺少延长风电场使用寿命的参考应用价值。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的风电场有功功率优化分配控制方法，其设计目的在于解决上述现有技术问题而提供一种基于机组疲劳载荷灵敏度而实施风电场有功功率优化分配的控制方法，针对形成机组疲劳载荷的传动系载荷和塔架结构载荷分别提出改进型灵敏度模型。以期提高机组疲劳载荷分析精度与有效性，实现兼顾跟踪电网调度指令与有效减轻风电场疲劳载荷的设计目的。

为实现上述设计目的，所述风电场有功功率优化分配控制方法，提出机组疲劳载荷灵敏度模型包括因低速轴扭转引起的传动系载荷、以及因塔架偏转引起的塔筒结构载荷；基于机组疲劳载荷灵敏度模型的风电场有功功率优化分配目标函数如下式表示，

式中，P_i为第i号机组发出的电功率，η为疲劳载荷权重因子，旨在调节功率偏差与疲劳载荷在优化过程中的权重；ξ为机组塔筒弯矩疲劳载荷加权因子以调节两种疲劳载荷在优化过程中的权重。

进一步地，所述低速轴扭矩疲劳载荷灵敏度模型如下式所示，

式中，为第i号机组低速轴扭矩波动，第i号机组风机功率参考值波动，和为第i号机组低速轴扭矩疲劳载荷灵敏度的计算参数。