[发明专利]一种海上风电场调频模式下的有功控制方法

说明书

本发明公开了一种海上风电场调频模式下的有功控制方法，该方法将风速预测数据与SCADA历史数据相拟合，得到当前采样时刻至下一采样时刻内风机每分钟出力值，该设计将风机控制的步长提升至1分钟/次，可以减少调频弃风功率，提高了控制效果。本发明的有功控制方法，通过差分进化算法获取风机的最优出力值，实现风机的有功出力的动态优化控制，该设计可以减少风机转速波动，减少风机部件磨损。

技术领域：

本发明属于海上风电场集群控制领域，具体涉及一种海上风电场调频模式下的有功控制方法。

背景技术：

随着海上风电的高速发展，电力系统常规同步机组被大量风电所替代，电力系统转动惯量水平逐渐降低，系统频率稳定水平持续下降。在大功率缺失或系统故障情况下，极易诱发全网频率故障，不具备惯量及频率主动支撑能力的风电大规模接入给电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。

功率备用控制是双馈风力发电机组的一种重要调频方式。双馈风力发电机组转速具有较大的变化范围，因此转子中储存着大量的旋转动能。功率备用控制主要分为浆距角控制和转子转速控制，均是通过风电机组减载运行，使风电机组工作在次优功率跟踪点上，从而预留一定备用功率并用以支持系统调频。

风电机组SCADA系统采样频率为10分钟一次，一般在有功控制时与SCADA系统采样频率保持一致，这就导致了控制指令频率过低。风机功率难以实现对风速的动态跟踪，导致风资源的浪费或者调频储备能量不足。

在机组进行频率响应时，由于风机转子具有惯性，无法直接实现功率增发，而机组响应速度直接决定了频率的最大偏移量和震荡时间，现有方法多采取平均削减风电场内每台机组来实现调频功率备用，而风能利用系数不是简单的线性函数，平均削减功率会导致能量浪费，增加风机响应时间。

发明内容：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种海上风电场调频模式下的有功控制方法，通过功率预测结果与历史SCADA数据的动态拟合，对于各风机的有功出力进行动态寻优控制，以求实现最小的转子速度波动，从而加快调频模式下风电场的响应速度。

本发明的技术方案如下：

一种海上风电场调频模式下的有功控制方法，包括：

1)获取目标风电场的SCADA数据，形成每台风机对应的从起始采样时刻至当前采样时刻的风速值训练样本集，其中当前采样时刻记为第t采样时刻；

2)基于所形成的风速值训练样本集，通过支持向量回归预测出各风机第t+1采样时刻的风速值；

3)将风速值训练样本集中第t-1采样时刻、第t采样时刻的风速值与步骤2)中预测出的第t+1采样时刻的风速值进行拟合，得到各风机第t-1采样时刻至第t+1采样时刻内风速值曲线，进一步得到各风机在第t采样时刻至第t+1采样时刻内每分钟风速值；

4)将步骤3)中得到的各风机在第t采样时刻至第t+1采样时刻内每分钟风速值带入风力发电机出力模型，获取各风机第t采样时刻至第t+1采样时刻内每分钟出力值；

5)基于所获取的各风机第t采样时刻至第t+1采样时刻内每分钟出力值，通过差分进化算法得出各风机在调频模式下第t采样时刻至第t+1采样时刻内每分钟内最优出力值。

优选地，步骤1)中，第p台风机的风速数据训练样本集D_p：

D_p＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),L L,(x_t,y_t)}，p＝1，2，...，n，n为风机总数；