风电场有功功率控制策略研究

风电场传统的有功功率分配以平均分配为主,未能充分考虑风电场内机组的运行信息。对此,提出了一种基于机组分类的有功功率控制策略,即根据风电机组的出力特性、运行状态和功率预测等情况对风电机组进行分类,按不同类型风电机组升降功率能力的不同,依次对每类机组进行控制,从而提高风电场有功功率输出的准确性和响应速度。通过仿真分析,所提风电场有功功率控制策略能够较好地协调风电场有功出力。     

考虑风机排序的风电集群分层有功控制策略

随着我国风电的迅速发展,风电场有功调控趋于集群化。为合理调控风电集群有功功率、提高风电消纳量、减少风电机组调控次数,文中提出考虑风机排序控制的风电集群分层有功控制策略。根据风电场所在区域不同并结合超短期风电功率预测,将风电集群分为场群层、风电场层、机组层3个控制层。场群层和风电场层通过不同时间尺度的滚动优化提高风电消纳量;机组层通过选取影响风机调控能力的评价指标,结合熵值法与隶属度函数,计算并排序各机组调控能力评分,通过机组的排序控制减少风机调控次数。基于GAMS及Matlab平台对山西电网实际风电场数据进行分析,结果表明所提控制策略在提高风电消纳量的同时减少了风机调控次数。     

限出力条件下风电场集群有功功率优化分配方法

受电网建设与风电场建设不协调、外送通道输送能力不足等因素影响,风电场弃风问题日益严峻,且短期内无法得到有效解决。结合中国大规模风电基地开发建设特点,建立了一种基于超短期功率预测的限出力条件下的风电场集群有功功率优化分配方法。该方法将限出力条件下的风电场集群有功出力最大化、线损最小化作为目标函数,将系统安全、风电场输出功率、风电机组频繁启停、低预测功率作为约束条件,许计及了联络线上有功功率损耗以及超短期有功功率预测误差的影响。以中国西北地区某风电场集群进行的箅例分析验证了方法的有效性和可行性。     

基于优先顺序法的风电场限出力有功控制策略

随着风电并网容量的增加,风电场应具备有功功率调节能力,能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。结合甘肃酒泉风电基地集群风电有功控制系统的实际需要,以实现最大风能利用、避免风电场频繁起停为目标,基于经典优先顺序法提出了一种应用于变速恒频风电场的限出力有功控制策略。针对风电场限出力控制需要,设计了风电场层有功功率控制框架及限出力控制流程,综合考虑场内风电机组的预测信息、运行状态与控制特性,建立了以风电机组调节性能指标为排序指标的风电场限出力控制序列,进而基于此控制序列,给出了风电场限出力有功分配方法。最后,通过算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

考虑预测功率变化趋势的风电有功分群控制策略

风电随机性和波动性导致有功功率调节难度大,为此提出了考虑功率预测趋势的风电有功动态分群控制策略。该策略利用风电超短期功率预测信息和风电场实时运行状态将风电场动态划分6类机群,给出了对风电功率先降后升和先升后降2种非单调变化趋势风电场群的功率预处理方法。在此基础上,确定了各类风电场群的控制原则,通过分析有功功率调节能力给出具体分配方法。利用国内某风电基地超短期功率预测数据进行仿真,验证了所提策略的有效性,结果表明通过风电场动态分群和优化控制,能够实现风电场有功功率的平滑控制,减少输出功率的波动次数。     

采用功率预测信息的风电场有功优化控制方法

风电场接受系统有功调度指令后需将调度需求分配到场内各风电机组。考虑到风电机组控制系统的频繁动作会直接影响其出力可靠性和机组寿命,提出一种新的风电场有功优化控制方法。该方法通过超短期风功率预测数据判断风机出力趋势以确定风机出力加权系数,优化风电场内有功调度分配指令,减少机组控制系统动作次数,平滑风电机组出力波动。最后,应用实际数据将所提方法与现有方法进行了比较,验证了所提方法的合理性和先进性。     

考虑定桨距和变桨距风机联合控制的风电场有功功率控制策略

风电出力的随机性对电网运行带来不利的影响,随着大规模风电接入电网,电网公司要求风电场必须具备一定的有功功率调节能力。考虑到目前部分风电场定桨距风机和变桨距风机并存的现状,提出了一种考虑定桨距和变桨距风机联合控制的风电场有功功率控制策略。首先根据风电间接功率预测方法分析风电场可调有功功率潜力,并通过优先调整变桨距风力发电机组出力来减少定桨距风机的启停次数,且所提策略仅在变桨距机组无法满足功率调节要求时,对定桨距风机进行启停控制。提出的定桨距风机启停算法考虑选择影响较小的风电机组进行启停控制,以尽可能减小系统控制的超调量。以内蒙古某风电场实测数据进行算例分析,结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于尾流效应的海上风电场有功出力优化

以海上风电场风速平稳和尾流效应影响距离远为背景,提出基于尾流效应的海上风电场有功出力优化方案,使风电场各机组有功出力之和大于传统单机最大风能捕获方案。挖掘风电机组有功出力和尾流效应的关系,给出基于有功控制的尾流定量调控方法,并建立了风电场有功出力优化模型;重点研究了基于现有计算资源实现控制策略的方法:根据尾流传播路径,对风电场进行分组,有效降低控制对象数;根据风电机组运行与有功控制特性,降低优化方程求解的搜索空间,抑制计算规模;通过数据拟合,降低优化变量数,将离散域优化问题转化为连续域优化问题,便于使用具有广泛公信力的优化算法。仿真结果表明,提出的方案能有效提升风电场功率,在不增加风电硬件设备投资的前提下,提高风电场效益。     

计及机组运行工况的风电场有功功率控制策略

为了减小大规模风电场并网对电网稳定运行带来的不利影响,风电场发电功率能按要求进行调节已经成为强制性要求.目前在风电场有功功率控制过程中,往往忽视了风电机组的具体工况,从而导致机组的频繁起/停.针对以上情况,提出了一种计及机组运行工况的风电场有功功率控制策略.该策略首先根据机组预测发电能力及机组运行工况分别生成有功增/减裕度队列和开/停机队列,然后利用有功功率分配算法将功率分配给风电场中的风电机组.实际风电场的试验结果表明,采用所提出的控制策略不仅可以实现风电场有功功率的快速、精确控制,而且能够避免风电机组频繁起/停,降低风电机组的故障率,提高风电机组运行的稳定性和安全性,延长风电机组的使用寿命.     

考虑并网友好性的风电实时有功调度

为了最大程度消纳风电及激励风电场改善并网特性,提出了一种考虑并网友好性的风电实时调度策略及相应的调度模型。基于电网运行工况及电网外送通道联络线功率偏差,动态计算电网风电消纳实时裕度。基于历史运行数据及超短期预测信息评估风电场出力预测精度、出力波动性及负荷跟随特性,评价风电场并网友好性。建立计及风电并网友好性及最大化消纳风电的风电实时有功调度模型。将提出的调度模型应用于IEEE 31节点系统,仿真验证了该方案的有效性。     

常规机组协同风电消纳的有功调度研究

针对风电固有的间歇性和随机性导致风电场调度困难的问题,提出了常规机组协同风电场调节的有功调度策略并建立了相应的有功调度模型,即在日调度计划基础上基于预调度时间级的超短期负荷预测信息和超短期风功率预测信息对常规机组与风电机组功率分配进行校正,根据预调度时间级内AGC机组调节容量匮乏信息进行非AGC机组与AGC机组间协调,以保证在线调度时间级内系统具有充裕的AGC调节容量应对风电场的功率波动和负荷变化。算例结果表明了提出的有功调度策略和建立的协调模型可行、有效。     

基于误差前馈预测的多时空尺度风电集群有功功率分层控制策略

随着风电渗透率的提高,风电场存在的可预测性和可调度性差等问题已经凸显。针对上述因素导致风电消纳水平降低的问题,文章提出结合误差前馈预测的风电集群有功功率分层控制策略。首先,提出考虑风电变化趋势的误差前馈模型,将其与小波包分解和持续法模型相结合组成超短期功率预测模型,并根据历史数据的训练情况赋予误差前馈限值。其次,基于此预测模型提出一种多时空尺度的有功功率分层控制策略,该策略在已有调度指令的前提下,通过将控制层分为集群层、场群层和子场层,实现对各风电场的协调控制。最后,基于东北某风电基地的实际运行数据通过MATLAB和CPLEX进行仿真分析,结果证明所提方法改善了风电消纳水平和风电场储能协调出力。     

基于超短期风电预测功率的储能系统跟踪风电计划出力控制方法

为最大程度地提高风电跟踪计划出力能力,基于超短期风电预测功率建立了包含5个控制系数的储能系统充放电控制策略,并提出了利用粒子群优化算法实时优化储能系统充放电控制系数的方法,以减少日前短期风电预测误差。以典型风电场出力为例进行仿真分析,对固定系数方法及滚动优化系数方法进行了比较,并分析了影响预测精度的因素,结果验证了所提方法的可行性。     

基于机组动态风速信息的风电场有功控制策略

风能具有随机性和间歇性,规模化风电并网对电网安全运行带来了严峻挑战,风电场有功功率控制为重要应对措施之一.提出了一种基于所处风速区间进行机组动态分类的风电场有功控制策略,该方法首先根据风力发电机组的所处风速区间和最大发电能力等信息对机组进行动态分类,然后根据功率控制目标和机组情况建立有功分配模型,计算可控机组的期望输出功率,最后将有功控制目标下达到机组控制器执行,从而实现整个风电场有功控制.以华北地区某风电场为例进行了仿真测试,结果表明了控制策略的可行性和有效性.     

基于DFIG机组转子动能的风电场有功功率优化分配方法

由于风速的波动性,风电场需要找出一种控制方法以稳定其有功功率输出。在分析了现行的控制策略对风电场有功波动的抑制能力的基础上,根据双馈风电机组的运行特性,提出主动控制风机转子转速和桨距角的方式进行有功功率分配,进而达到平稳风电场有功出力的目的。控制策略以优化整个风电场的转子中储存的总动能的方法提高风电场有功功率的输出稳定性,并利用粒子群算法求解该优化问题。通过仿真,验证了该有功功率分配策略可以平抑风电场有功功率波动,提高风电场的有功输出稳定性。     

基于DFIG机组转子动能的风电场有功功率优化分配方法

由于风速的波动性,风电场需要找出一种控制方法以稳定其有功功率输出。在分析了现行的控制策略对风电场有功波动的抑制能力的基础上,根据双馈风电机组的运行特性,提出主动控制风机转子转速和桨距角的方式进行有功功率分配,进而达到平稳风电场有功出力的目的。控制策略以优化整个风电场的转子中储存的总动能的方法提高风电场有功功率的输出稳定性,并利用粒子群算法求解该优化问题。通过仿真,验证了该有功功率分配策略可以平抑风电场有功功率波动,提高风电场的有功输出稳定性。     

计及系统调频需求的风电场有功调控策略研究

随着风电并网容量的快速增加,风电功率的波动性与随机性给系统的调频控制带来的困难也更加突出。为此,提出一种计及系统调频需求的风电场有功控制策略,该策略依据分层思想,将控制系统分为风能管理层、风电场调控层和风电机组调控层,并根据风电机组、风电场运行信息和系统实时频率偏差等分为正常运行、紧急调控两种模式,一级调控、二级调控和临时故障等子模式,缩短系统频率异常时间。     

风电场出力预测系统的设计与应用

针对乌兰察布地区存在的风电窝电问题,开发设计了基于数字天气预报(NWP)的风电场出力预测系统.该系统将多元线性回归理论应用于风电场出力预测,根据遥测和天气预报信息,结合风电场出力历史数据,在实时监控风电场出力的同时,实现对风电场出力的短期和超短期预测,并对预测结果进行显示,实现人机交互.根据该系统的预测结果,能够合理安排电网设备及线路检修,优化电网运行方式,在保证电网调度稳定可靠的基础上,提高风电利用率.     

结合风电功率超短期预测值偏差的实时市场调度

实时市场中的超短期风电功率预测偏差较日前市场有所减小,但与实际出力相比仍然有一定的偏差,需要研究风电的不确定性给实时市场出力调整带来的影响。考虑较短时间内风速分布特性呈正态分布,详细推导了风电场功率分布表达式和偏差概率,建立了基于报价的实时市场出力调整调度模型。该模型以常规机组出力调整费用和风电功率预测偏差费用之和最小作为目标函数。通过具体算例分析了不同的正态分布参数、风电预测功率的变化、惩罚系数的变化对实时市场出力调整成本、风电预测功率偏差成本和偏差期望值的影响。仿真结果验证了模型的有效性。     

基于DSA功率预测模型的风电分层有功调度控制策略

为了增强含高渗透率风电电网的消纳能力,提高控制精度与运行经济性,提出了一种改进的基于双层递阶自适应模糊系统（double stage hierarchical ANFIS（adaptive neuro-fuzzy inference system）,DSA）功率预测模型的风电分层有功调度控制策略。将有功调度分为系统层、风电场群层、分群子场层、风机机组层与反馈校正层,结合DSA模型对风电场超短期风电功率进行预测,考虑电网与机组安全运行等约束条件,给出了各个层级之间的协调控制关系与每个层级相应的功率分配方法,同时以滚动优化对误差进行校正。最后通过算例对所提控制策略的有效性进行分析验证,结果显示,所提控制策略在功率波动较大情况下其控制精度高,并且能有效减少风机启停次数,降低系统网损。