[发明专利]一种基于模型预测控制的风电场有功功率控制方法

摘要

本发明公开了一种基于模型预测控制的风电场有功功率控制方法，根据风电机组所处风速将风电机组进行分类，并采用等值建模方法建立每类机组的局部线性化状态空间模型并基于此设计模型预测控制器，考虑不同类机组的动态响应特性，按一定的优先级将电网调度值分配给每类机组，每类机组所得到的有功参考值再由模型预测控制器进行修定，修定值按比例分配给该类中所有机组。本发明以风电场有功功率控制为目标，考虑机组间的运行差异，并基于模型预测控制，使之能快速跟踪电网调度值。

主权项

1.一种基于模型预测控制的风电场有功功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、根据风机出厂参数，从切入风速v_in到额定风速v_rated再到切出风速v_out将风电机组所处风况进行分类，再根据分类结果，将来自电网调度中心的有功调度功率和从公共链接点测量得到的风电场实时有功出力进行风电场级有功参考值分配，使每类风电机组分配到有功功率参考值其中，i＝1,2,…,n，n表示风电机组分类总数；(2)、对分类后的每一类风电机组按照分类类别进行等值建模，再在等值建模基础上，设计每一类风电机组的模型预测控制器，最后利用模型预测控制器对进行修定，得到有功功率值P_i^ref；(3)、将有功功率值P_i^ref按照单台风电机组在该类风机机组中的出力比例分配给单台风电机组，使每台风电机组分配到输出功率值j＝1,2,…,m_i，m_i表示第i类风电机组的总台数；(4)、每台风电机组按照分配到的输出功率值进行输出，从而完成整个风电场的有功功率控制；其中，每类风电机组分配到有功功率参考值的具体步骤为：(2.1)、功率预处理计算每类风电机组的有功出力P_i^out：其中，表示第i类风电机组中第j台风电机组的出力，m_i表示第i类风电机组的总台数；计算整个风电场有功出力其中，P_i^out是第i类风电机组有功出力，n表示风电机组分类总数；计算风电场待调控量ΔP：其中，是来自电网调度中心的有功调度功率；(2.2)、分配每类风电机组有功功率参考值(2.2.1)、当ΔP＞0时，则表明那么每类风电机组的有功功率参考值的分配步骤为：1)、计算每类风电机组的升功率能力：ΔP_i^up＝P_i^max‑P_i^out2)、按照预设的调控顺序，依次累加每类风电机组升功率能力，当时，按照如下公式进行分配，得到每类风电机组的有功参考值其中，ΔP_i^up表示第i类风电机组升功率的能力，P_i^max表示第i类风电机组有功输出最大值，t表示依次累加到第t类风电机组即可满足调度目标；(2.2.2)、当ΔP＜0时，表明那么每类风电机组的有功功率参考值的分配步骤为：1)、计算每类风电机组的降功率能力：ΔP_i^down＝P_i^out‑P_i^min2)、按照预设的调控顺序，依次累加每类风电机组降功率能力，当时，按照如下公式进行分配，得到每类风电机组的有功参考值其中，ΔP_i^down表示第i类机组降功率的能力，P_i^min表示第i类机组有功输出最小值。