[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

说明书

本发明提供一种考虑经济性与安全性的风电场功率协调控制方法和系统，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；基于有功功率指令值与无功功率指令值，以及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，对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；本发明对风电场有功和无功进行精细化、差异化控制，在确保各个机组和无功补偿设备在安全运行的允许范围内的前提下，满足电网调度下发的总有功功率和并网点电压指令值，提高了风电场的经济性和机组的安全性。

技术领域

本发明属于风电场接入电力系统的功率控制技术领域，涉及一种考虑经济性与安全性的风电场功率协调控制方法和系统。

背景技术

随着碳达峰、碳中和目标推进，风电作为最主要的可再生能源在电力系统中的接入比例不断增大。由于风能自身的波动性和突变性，导致风电机组出力快速变化，影响了电力系统的潮流分布和电压波动。因此，深入研究风电系统的并网运行特性、风电接入对电力系统的影响以及风电系统在不同系统下的控制模式，成为当下极为关注的问题，其中风电场有功和无功的功率协调控制问题就是热点问题之一。

风电场内的风电机组发出有功和无功功率需经过箱变和不同长度的集电线路送出，这样不可避免导致有功和无功的损耗，且风机的拓扑结构、线路长度会影响风电机组的机端电压，无功分配不合理可能导致部分机组过压脱网等问题。与此同时，机组在运行时因风突变性，传动链受到的动态载荷变化剧烈，有功分配不合理可能导致机组功率输出波动较大，进而影响机组安全运行。

此外，风电场内的无功补偿装置SVG一般需要经过变压器升压后送出，在此过程中产生的损耗也是不容忽视的。因此，如何在满足电网调度要求下，通过对风电场有功和无功功率进行精细化控制，对提升风电场的电压维持能力，提高电网的运行稳定性和经济性有很重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种考虑运行经济性安全性的风电场功率协调控制方法，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。

优选的，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。

优选的，所述利用获取到的各个风机、并网点和无功补偿装置的数据，计算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；