基于机组状态分类的风电场有功功率控制策略

介绍了一种新型的风电场有功功率分配策略

第３５卷　第２４期２０１１年１２月２５日Ｖｏｌ．３５　Ｎｏ．２４

Ｄｅｃ．２５，２０１１

基于机组状态分类的风电场有功功率控制策略

邹见效１，李　丹１，郑　刚１，曾　斌２，彭　超１

（１．电子科技大学自动化工程学院，四川省成都市６１１７３１；）２．四川东方电气自动控制工程有限公司，四川省德阳市６１８０００

摘要：为了减小大规模风电场并网对电网带来的不利影响，风电场发电功率能按要求进行调节已

导致同一时间段内不同经成为强制性要求。风电场内风力资源的随机性及风电机组的不同状况，

机组发电能力并不相同。针对以上情况，给出了一种基于机组运行状态分类的风电场有功功率控

按不制策略。根据对风电场下一功率控制周期的各机组预测功率及机组自身运行状况进行分类，

同类机组升降功率的能力不同进行控制，从而实现整个风电场有功功率控制的准确性和平稳性。最后，将所提出功率控制策略应用到实际风电场功率控制中，验证了该策略的有效性。关键词：风力发电；有功功率控制；功率分配；状态分类

０　引言

随着不少大中型风电场的相继建成并投入运行，风力发电在电网中所占的比重越来越大，将成为

１］

。但是，未来电力系统的重要补充［风力发电输出

进行分类建模，然后设计了基于机组分类模型的风

电场各机组的有功功率控制算法。最后，将所提出验证了该功率功率控制策略应用到实际风电场中，分配策略的有效性及合理性。

功率随自然风随机变化而具有较强的随机性和波动性，发电稳定性较差，影响电网的安全性与稳定

２］

。风电场有功功率控制通过对风电场中风力发性［

电机组进行集中控制，提高了风电场输出电能质量

１　风电场有功功率控制

风电场有功功率控制是通过协调控制风电场内

的各台风力发电机组，使整个风电场能按照电网期

８］

。风电场有功功率控制望发电功率输出有功功率［

机组控制、功率预测３系统主要由风电场功率控制、

减小了风力并且保证了风电场输出功率的稳定性，

３］

。发电的随机性和波动性对电网产生的不利影响［

由于风电场有功功率控制的重要性，目前各国学者对风力发电有功功率控制进行了一定的研究工

］作。文献［对风电场有功功率控制采用平均分配４］策略；文献［提出按风力发电机组容量比例分配５６－的风电场有功功率分配策略以降低有功功率的分配］误差；文献［提出基于分层结构风电场有功功率控７制方法，使风电场有功功率输出满足电网调度要求。以上文献提出的功率分配策略在进行功率分配过程中没有考虑机组的运行状态以及风力发电机组预测

发电能力，导致部分机组的实际发电功率达不到期望发电功率，使风电场输出功率误差较大。针对上述风电场有功功率控制策略没有考虑风力发电机组运行状态及预测发电能力的缺点，本文提出一种基于机组分类的有功功率控制策略。首先根据机组的运行特性以及机组预测发电能力对机组

个部分组成。风电场有功功率控制框图如图１

所示。

图１　风电场有功功率控制框图

ｏｗｅｒＦｉ．１　Ｗｉｎｄｆａｒｍａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｂｌｏｃｋｄｉａｒａｍ　　　　　　ｐｇｇ

风电场有功功率控制通过采集到的风力发电机

组通信、故障、功率等状态信息和从功率预测模块得到的超短期预测功率等信息将机组分类（在进行机组分类及功率分配时考虑机组预测误差，目前超短

［０］

）。风力发电

期功率预测误差一般为８％～１２％９－１

；修回日期：。收稿日期：２０１１０４２０２０１１０９１０－－－－

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（）。ＺＹＧＸ２０１０Ｊ０８１

介绍了一种新型的风电场有功功率分配策略

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机组的预测功率作为风力发电机组期望输出功率的

上下限，使风力发电机组的设定发电功率在上下限范围内。通过有功功率分配策略将每台机组的期望发电功率Ｐｒ功率控制器ｅｆ发送给机组功率控制器，通过转子电接收到每台机组运行功率的参考值后，流控制器控制发电机转子电流ｉ通过ｒｅｆ和扭矩ｐｍ；转速控制器改变桨叶节距角的大小，控制发电机转速ω使机组能够按照期望发电功率运行发电，达ｒｅｆ，

］１１１２－

。到功率控制的目的［

ｒｅｆ

组本周期的实时功率；Ｐｉ类机组下一控制周ｉ为第ｒｅｆ期的分配总功率；Ｐｉ类第ｊ台机组本周期期ｉｊ为第ａｖａｉｌ望发电功率；为第ｉ类机组下一控制周期的预Ｐｉａｖａｉｌ测总功率；Ｐｉｊ为第ｉ类第ｊ台机组下一控制周期

假定的预测功率；Ｐｉ类机组的功率变化值，Δｉ为第

风电场内各类机组接收到功率设定值之后能够在一

ｅｆ

个控制周期内达到控制值；Ｐｒ５为在升功率控制时４，

ｉｎｃｃａｉｎｃｃａｐｐ

和Ｐ分配给第４和第５类机组的总功率；Ｐ４５

分别为第４和第５类机组在升功率控制中的升功率调节能力，指机组在预测功率下所能够升高的最大

本文提出的有功功率控制策略主要包括机组状

态分类模型和有功功率分配算法。首先根据机组状态、运行参数等将机组分为６类，然后利用有功功率控制算法将需要分配的功率分配给风电场中的各类机组，实现对风电场有功功率的有效控制。

功率；整个风电场的降功率调Ｐｃａｐ为降功率控制中，

ｒｅｄｃａｐ

节能力；为第ｉ类机组的降功率调节能力；Ｐｉｅｄ

第２类机组分配后对Ｐｒ３，４为在降功率分配控制中，

ｅｄ

第３和第４类机组剩余的分配功率；为在降功Ｐｒ４

率控制中对第３类机组分配后剩余的分配功率；ｍｉｎ

指设定功率与最Ｐｉ类机组最小发电总功率，ｉ为第

ｍｉｎ

小发电功率的最大值；ＰΔｉ为降功率控制需要机组

第２，停机时，３，４类机组全部按照最小发电功率运ｍｉｎ

行时各类机组功率变化值；ＰｐΔｍ为降功率控制需要机组停机时，第２，３，４类机组按最小发电功率运行

２　风力发电机组的状态分类模型

风力发电机组的分类针对的是风电场中的所有

运行状态、预测功机组。风力发电机组的通信状态、

率等信息决定了机组升降功率的能力，影响有功功

率控制策略。根据机组实际运行状态将所有机组分为６类：第１类为停机故障风力发电机组，即通信正常但发生停机故障的风力发电机组，包括发生停机

第２类为非停机故障即将停机和已经停机的机组；

故障降功率风力发电机组，即发生非停机类故障，在

下一控制周期将降低发电功率的机组；第３类为低风速区风力发电机组，即处于低风速状态的机组，下一控制周期上限的预测功率小于上一控制周期的期

第４类为高风速区风力发电机组，即处望发电功率；

于高风速状态的机组，下一控制周期的预测功率下

限大于上一控制周期的期望发电功率；第５类为待启动风力发电机组，即停机故障已清除的停机机组和由于功率分配需要而已停机的无故障机组；第即存在通信故障，无６类为通信故障风力发电机组，法接受风电场控制的 …… 此处隐藏：8790字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……