基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法
2023-10-10 22:09:54 1
基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法，將限出力條件下的風電場集群有功出力最大化、線損最小化作為目標函數，將系統安全、風電場輸出功率、風電機組頻繁啟停、低預測功率作為約束條件，並計及了聯絡線上有功功率損耗以及短期有功功率預測誤差的影響。本發明實用性強，不僅能夠通過增加風電場集群的有功出力、降低集群內部的有功功率損耗實現風電場集群棄風電量的下降，還能在一定程度上削弱風電機組頻繁啟停對機組使用壽命、風電場運行、系統調節的不利影響。
【專利說明】基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法。
【背景技術】
[0002] 隨著風力發電技術的日益進步、風機製造水平的不斷提高，在國家"建設大基地、 融入大電網"風電發展戰略的指導下，我國風電在電網中的比重不斷提高，且正在由分散、 小規模開發、就地消納，向大規模、高集中開發，遠距離、高電壓輸送方向發展。甘肅酒泉、新 疆哈密、內蒙、吉林、山東等八個千萬kW級的風電基地已相繼獲得批覆和開工建設，到2020 年，我國將陸續建成若干個"風電三峽"。
[0003] 與之相對應的是，受電網建設與風電場建設不協調、系統調峰容量不足、外送通道 輸送能力不足等因素綜合影響，風電場棄風問題日益嚴峻。從中國可再生能源學會風能專 業委員會2011年4月6日發布的《2011年風電限電情況初步統計》可知，2011年我國約有 100億kWh左右的風電電量由於電網調度限電原因而損失，其中，甘肅、內蒙、吉林等風電場 集中地區的限電比例均超過20%。2012年全國棄風電量更是高達200億千瓦時，為2011年 的兩倍。在短期內風電場棄風問題無法有效解決、限出力運行仍將持續的背景下，如何合理 分配風電場集群內各風電場的有功出力限值，實現併網風電場間的協調控制已成為當前迫 切需要解決的現實問題之一。
[0004] 目前，已有的以風電場為單位、各自獨立調節的有功功率控制思路將無法滿足上 述要求。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供基於超短期功率預測的風電場集群限出力有功功率優化分 配方法，用以解決風電場集群有功出力限值的合理分配問題。
[0006] 為實現上述目的，本發明的方案包括：基於功率預測的風電場集群限出力有功功 率分配方法，步驟如下：
[0007] 1)實時監測各風電場有功功率，結合相應的功率歷史數據，進行風電場集群超 短期有功功率預測信息的修正處理，得到下一時段各風電場集群有功功率預測修正信息 pFOR ^WFi ；
[0008] 2)根據風電場集群超短期有功功率預測修正信息和上級調度機構下達的風 電場集群最大有功允許出力，滿足式（2)時，判定風電場集群在下一個時段需要進行 限出力控制；
【權利要求】
1. 基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法，其特徵在於，步驟如下： 1) 實時監測各風電場有功功率，結合相應的功率歷史數據，進行風電場集群超短期有 功功率預測信息的修正處理，得到下一時段各風電場集群有功功率預測修正信息 2) 根據風電場集群超短期有功功率預測修正信息和上級調度機構下達的風電場 集群最大有功允許出力，滿足式（2)時，判定風電場集群在下一個時段需要進行限出 力控制；
(2) 為風電場WFi的有功功率預測修正值；Λ PWi為相應風電場的有功功率線損； 為風電場集群WFC的最大有功允許出力； 3) 如果需要限出力，依據式（3)將風電場集群劃分為不可調節風電場集群子集 WFCI I和可調節風電場集群子集WFCI ;
(3) 式中，kfti為低預測功率約束的小於1的權重係數；為各風電場的計劃有功出力； /?&為各風電場的額定裝機容量； 4) 對於不可調節風電場集群子集，歸屬於該子集的風電場，在下一時段的計劃有功出 力等於其超短期有功功率預測值，且實際出力不大於其預測值；對於可調節風電場集群子 集，歸屬於該子集的風電場，結合超短期有功功率預測信息、系統安全約束、風電場輸出功 率約束、避免機組頻繁啟停約束以及不可調節風電場集群子集的計劃有功出力，以限出力 條件下的風電場集群有功出力最大化、線損最小化作為目標函數，計算其在下一時段的計 劃有功出力。
2. 根據權利要求1所述的基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法，其特 徵在於，步驟1)中所述風電場集群超短期有功功率預測信息的修正處理過程如下： 對於任一風電場，用式（11)、（12)對到當前時段為止的風電場有功歷史數據進行處理，
(11) (12) 其中，APwFi、AvWFpi分別為固定監測時間間隔ΛΤ對應的有功功率變化率和有功功率 波動率，i為監測風電場編號，PwFiiT〇、PwFiT為兩相鄰時段的風電場有功出力； 對Λ PwFi、進行分段統計，獲得基於一定置信水平λ的有功功率變化率最大值 ΔΡ_Χ，Λ和有功功率波動率最大值; 由Δρ^_，λ、Λν_ΜΧ，λ和實時有功功率監測值Ρ"π(τ_ υ，確定下一時段風電場有功功 率？_"的波動範圍為：
(13) 簡記為： /V y\ \_PwFiT min, A^PwFiT max, λ\ ( 14) 基於一定置信水平λ的風電場有功功率預測初步修正值^為：
(15) 為給定的原始有功功率預測值。
3. 根據權利要求2所述的基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法，其特 徵在於，根據風電場額定裝機容量確定的整體波動範圍[P WFi min，PWi _]對所述有功功率預 測初步修正值^進行進一步修正，得到有功功率預測修正值:
(16) PWFi min設定為〇, PWFi _設定為風電場的額定裝機容量。
4. 根據權利要求1所述的基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法，其特 徵在於，步驟2)之後，如果不需要限出力，風電場集群按式（21)確定各風電場的計劃有功 出力⑶，
(21) 式中，kfpe為一個與風電功率預測精度正相關的小於1的權重係數，由整定給出；預測 精度越高，kfpe越大；為風電場集群的有功功率線損。
5. 根據權利要求1所述的基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法，其特 徵在於，步驟4)中，對於歸屬於不可調節風電場集群子集WFCI I的風電場，按式（41)確 定下一時段Τ的計劃有功出力； (41) N-M為不可調節風電場集群子集中風電場的個數。
6.根據權利要求1所述的基於功率預測的風電場集群限出力有功功率分配方法，其特 徵在於，步驟4)中，對於歸屬於可調節風電場集群子集WFCI的風電場，按式（42)確定下 一時段T的計劃有功出力；
(42) 式中，
^步驟4)所述目標函數； α /、α 為權重係數；krek為避免機組頻繁啟停約束的小於1的權重係數， 為可調節風電場WFk在不切機前提下能達到的最小出力限值；為可調節風電場WFk的 計劃有功出力，為相應的有功功率線損，Μ為歸屬於可調節風電場集群子集WFCI的 風電場個數。
【文檔編號】H02J3/46GK104143839SQ201310547818
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】王世謙, 於琳琳, 張麗華, 田春箏, 黃景慧 申請人:國家電網公司, 國網河南省電力公司經濟技術研究院