[发明专利]一种基于风电场能量管理系统的功率控制方法

说明书

一种基于风电场能量管理系统的功率控制方法，其中有功功率控制的过程为：(1)计算风电场总输出功率与目标功率指令的差值；(2)如目标功率指令大于风场额定功率，为每台风机分配额定功率；(3)如目标功率指令大于当前输出功率，不做功率分配；(4)若目标功率指令小于输出功率，将控制比值乘以当前各台风机的实时输出功率分配给风机；无功功率控制的过程为：(1)计算最大的感性无功功率和最大的容性无功功率；(2)计算无功指令与最大无功的比值x，并计算实时无功能力；(3)将比值X乘以风机实时无功能力值，作为指令分配给风机。本发明具有原理简单、通用性好、能够有效的对风机功率输出进行平稳、最大化控制等优点。

技术领域

本发明主要涉及到风力发电系统领域，特指一种基于风电场能量管理系统的功率控制方法。

背景技术

我国的风资源基本集中在北部地区(东北、华北、西北)，风速变化快，风机功率输出不稳定，容易出现功率输出大幅度变化的情况，对于功率的控制难度较大，难以保证控制的速率、精度和准确率，使得风电场的功率输出对电网冲击较大，也容易出现因为过度的功率控制导致风机报错停机。

为了解决以上问题，需要对现有的风机能量管理系统的功率控制方法进行改进。目前，传统的方式均需要计算风力发电机组的有功能力或无功功率，如有从业者提出的风力发电机有功功率、无功功率分配的控制方法，其过程为：(1)采集风机数据；(2)计算风场实时有功功率、无功功率、风速，计算每台风机可以分配的最大功率值；(3)与目标指令功率进行比较，将风机人为分成需停机风机、需减功率风机、需增功率风机等类型；(4)通过计算得出每台风机精确的功率控制值，并分配到风机。

根据现场调研和反馈数据显示，上述的传统方式主要有以下不足：

1、风机风速变化频繁导致风机功率输出能力变化较快，功率控制困难，容易出现超出目标功率输出的现象，且难以实现在目标功率的控制范围内，最大化的控制风机输出功率。

2、因为需要对每台风机的有功功率能力、无功功率能力进行复杂运算，过于复杂的算法运算会导致控制软件反应缓慢，风机功率控制速度变慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、通用性好、能够有效的对风机功率输出进行平稳、最大化控制的基于风电场能量管理系统的功率控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于风电场能量管理系统的功率控制方法，包括：有功功率控制和无功功率控制；

所述有功功率控制的过程为：(1)获取功率控制目标功率指令，计算风电场总输出功率与目标功率指令的差值；(2)如目标功率指令大于风场额定功率，则为每台风机分配额定功率，完成分配；(3)如目标功率指令大于当前输出功率，则不做功率分配，任由风机自由发电；(4)若目标功率指令小于输出功率，则计算目标功率指令与输出功率的比例，得出一个控制比值；然后，将上述得到的控制比值乘以当前各台风机的实时输出功率，分配给风机，完成功率控制；

所述无功功率控制的过程为：(1)根据当前风电场的实时有功输出功率以及风机固有的功率因数，计算出其最大的感性无功功率和最大的容性无功功率；(2)计算无功指令与最大无功的比值x，并根据每台风机的实时有功功率计算实时无功能力；(3)将比值X乘以风机实时无功能力值，作为指令分配给风机。

作为本发明的进一步改进：根据风机实时运行状态，将风机分为几类：

I类风机：特殊状态风机，超温或人为非服务模式下限功；

II类风机：输出功率小于等于最低限定值；

III类风机：输出功率低于有功功率给定值；

IV类风机：输出功率近似等于有功功率给定值；