[发明专利]考虑经济性与安全性的风电场功率协调控制方法和系统

权利要求书

1.一种考虑经济性与安全性的风电场功率协调控制方法，其特征在于，包括：

利用各个风机、并网点和无功补偿装置的数据和总有功功率和并网点电压指令值，计算得到风电场站的有功功率指令值与无功功率指令值；

基于所述风电场站的有功功率指令值与无功功率指令值，以及预先得到的风电场站线性化状态控制方程，在满足各风机参数的约束限制条件的情况下，采用模型预测控制算法对预先建立的多目标函数关系式进行求解，获得各风机的有功和无功功率控制指令以及无功补偿装置的无功功率指令；

其中，所述多目标函数关系式是基于以风场内的损耗最小及以风电机组传动链载荷和机端电压波动最小为目标构建的。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述各个风机的数据包括：各个风机的有功功率、无功功率、桨叶角、风轮转速、发电机转速、机端电压；

所述并网点的数据包括：并网点有功功率、无功功率以及电压；

所述无功补偿装置的数据包括：无功补偿装置无功补偿值。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述利用各个风机、并网点和无功补偿装置的数据和总有功功率和并网点电压指令值，计算得到风电场站的有功功率指令值与无功功率指令值，包括：

利用各个风机、并网点和无功补偿装置的数据和总有功功率和并网点电压指令值计算得到各风电机组箱变的无功损耗值和有功损耗值，各风电机组集电线路的充电无功损耗值、有功损耗值和无功损耗值以及无功补偿装置的有功损耗值与无功补偿装置变压器的无功和有功损耗值；

基于所述各风电机组箱变的有功损耗值、各风电机组集电线路的有功损耗值、无功补偿装置的有功损耗值及无功损耗装置变压器的有功损耗值计算风电场站的有功损耗值；

基于所述各风电机组箱变的无功损耗值、各风电机组集电线路的无功损耗值、各风电机组集电线路充电无功损耗值与无功补偿装置变压器的无功损耗计算风电场站的无功损耗值；

基于所述风电场站的有功损耗值和无功损耗值计算得到风电场站的有功功率指令值和无功功率指令值。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述基于所述风电场站的有功损耗值和无功损耗值计算得到风电场站的有功功率指令值和无功功率指令值，包括：

根据并网点有功功率及调度下发的总有功功率计算并网点有功功率偏差值，若所述并网点有功功率偏差值超过并网点有功功率偏差值的控制死区，则根据调度下发的总有功功率、风电场站的有功损耗值和风电场有功功率控制器的输出功率依次相加计算有功功率指令值；否则，保持上一次计算的有功功率指令值；

根据并网点电压指令值和并网点电压计算并网点电压偏差值，若所述并网点电压偏差值超过并网点电压偏差值的控制死区，则根据并网点电网阻抗和并网电压偏差值计算得到无功补偿变化值，基于无功补偿变化值、风电场无功损耗值及并网电压偏差值经过PI控制器调节的输出值计算得到风电场的无功功率补偿值；否则，保持上一次计算的无功功率指令值。

5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述风电场站无功功率指令值的计算式是：

式中Q_loss为风电场站无功损耗值，是风电场站无功功率指令值，ΔQ_ref是无功补偿变化给定值，Q_pi是为并网点电压偏差值经过PI控制器调节的输出。

6.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述风电场站有功功率指令值的计算式是：

式中P_loss为风电场站有功损耗值，为风电场站有功功率指令值，P_set为调度下发的总有功功率，P_pi为风电场有功功率控制器的输出。

7.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述无功补偿变化值的计算式是：

ΔQ_ref＝K*ΔU_poc

式中ΔQ_ref为无功补偿变化值，K为并网点电网阻抗，ΔU_poc为并网点电压偏差值。