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風力發電場實時發電量的控制方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201310010394.4

申請日:

2013.01.11

公開號:

CN103094902B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):H02J 3/00登記生效日:20180410變更事項:專利權人變更前權利人:上海申瑞繼保電氣有限公司變更后權利人:天津市津能風電有限責任公司變更事項:地址變更前權利人:200233 上海市徐匯區桂平路470號12號樓5樓變更后權利人:300450 天津市濱海新區漢沽漢南支線168號|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02J 3/00申請日:20130111|||公開
IPC分類號: H02J3/00; H02J3/46 主分類號: H02J3/00
申請人: 上海申瑞繼保電氣有限公司
發明人: 王曼; 李昌
地址: 200233 上海市徐匯區桂平路470號12號樓5樓
優先權:
專利代理機構: 上海申匯專利代理有限公司 31001 代理人: 林煒
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310010394.4

授權公告號:

|||103094902B||||||

法律狀態公告日:

2018.04.27|||2015.01.07|||2013.10.02|||2013.05.08

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種風力發電場實時發電量的控制方法,涉及風力發電技術領域,所解決的是保證電網安全運行的技術問題。該方法先根據風力發電場的當前信息及預測信息,結合電網中在線火力發電機組的信息、在線水力發電機組的信息、其他可調發電機組的信息,及未來5分鐘的電網負荷變化預測值,未來10分鐘的電網負荷變化預測值,計算出電網在未來5分鐘所能接納的風電容量,及電網在未來10分鐘所能接納的風電容量;然后再根據步驟計算結果控制風力發電場中各風力發電機組的啟停。本發明提供的方法,能避免風力發電場的發電功率超越電網接納量。

權利要求書

權利要求書一種風力發電場實時發電量的控制方法,其特征在于:
1)獲取受控風力發電場的總裝機容量、當前發電量及實時發電功率,并根據受控風力發電場的負荷預測取得受控風力發電場未來5分鐘的發電功率,及未來10分鐘的發電功率;
2)獲取電網的電力信息,電網的電力信息包括:

2.  1)電網中所有風力發電場的總裝機容量;

2.  2)電網中在線火力發電機組的最小發電量及實時發電功率;

2.  3)電網中在線水力發電機組的最小發電量及實時發電功率;

2.  4)電網中其他可調發電機組的實時發電功率及其未來5分鐘最小發電量、未來10分鐘最小發電量;
所述的其他可調發電機組是指電網中,除受控風力發電場的風力發電機組及電網中的火力發電機組、水力發電機組之外,發電量可調整的所有其他發電機組的組合,所述的未來5分鐘最小發電量是指未來5分鐘電網中其他可調發電機組的實時發電功率總和,所述的未來10分鐘最小發電量是指未來10分鐘電網中其他可調發電機組的實時發電功率總和;
3)獲取未來5分鐘的電網負荷變化預測值,及未來10分鐘的電網負荷變化預測值;
4)忽略電網的靜態負荷特性,計算電網在未來5分鐘對受控風力發電場的接納量,及電網在未來10分鐘對受控風力發電場的接納量,具體計算公式為:
Acap5=K((Po?Copmin5)+(Ph–Chpmin)?⊿Load5)
Acap10=K((Po?Copmin10)+(Ph?Chpmin)+(Pf?Cfpmin)?⊿Load10)
K=Pc/totalPw
其中,Acap5為電網在未來5分鐘對受控風力發電場的接納量,Acap10為電網在未來10分鐘對受控風力發電場的接納量,Po為電網中其他可調發電機組的實時發電功率,Copmin5為電網中未來5分鐘其他可調發電機組的最小發電量,Copmin10為電網中未來10分鐘其他可調發電機組的最小發電量,Ph為電網中在線水力發電機組的實時發電功率,Chpmin為電網中在線水力發電機組的最小發電量,Pf為電網中在線火力發電機組的實時發電功率,Cfpmin為電網中在線火力發電機組的最小發電量,⊿Load5為未來5分鐘的電網負荷變化預測值,⊿Load10為未來10分鐘的電網負荷變化預測值;
其中,Pc為受控風力發電場的總裝機容量,totalPw為電網中所有風力發電場的總裝機容量,K為受控風力發電場對電網的調峰系數,有0≤K≤1; 
5)根據步驟4的計算結果控制受控風力發電場中各風力發電機組的啟停,具體控制規則如下:
設Pw為受控風力發電場的實時發電功率,Pw5為受控風力發電場的5分鐘發電功率預測值,Pw10為受控風力發電場的10分鐘發電功率預測值;
如果Pw5?Pw>Acap5,則控制受控風力發電場中的部分風力發電機組停機,使得受控風力發電場的發電量減少,具體減少量為:Pw5?Pw?Acap5;
如果Pw10?Pw>Acap10,則控制受控風力發電場中的部分風力發電機組停機,使得受控風力發電場的發電量減少,具體減少量為:Pw10?Pw?Acap10;
如果Pw10?Pw<Acap10,則從受控風力發電場中處于停機狀態的風力發電機組中,查找發電量小于Acap5?Pw5?Pw且小于Acap10?Pw10?Pw的風力發電機組,如果找到一臺符合條件的風力發電機組,則停止查找并啟動找到的風力發電機組;
6)返回步驟1,或間隔n秒后返回步驟1,n為大于1的常數。
根據權利要求1所述的風力發電場實時發電量的控制方法,其特征在于:所述步驟6中,n的取值為60。

說明書

說明書風力發電場實時發電量的控制方法
技術領域
本發明涉及風力發電技術,特別是涉及一種風力發電場實時發電量的控制方法的技術。
背景技術
風力發電場接入電網后,會對電網的電壓、頻率、功率因數產生一定的影響,風力發電場容量對電網接納能力的計算是規劃風機容量、選擇地理位置的最主要參考依據。因此在風力發電場設計時,需要評估風力發電場對電網的電壓穩定、無功補償、機組熱容量備用、暫態穩定、保護裝置等方面的影響,風力發電場容量過大,其裝機容量的過大波動會嚴重減小電網的熱備用能力,如果裝機容量過小,則會提高發電成本。
在風力發電場運行過程中,電網接納能力會受到風資源、風機質量、電網負荷結構、電網容量等因素的影響而不斷變化,因此運行中的風力發電場通常會對未來5分鐘及未來10分鐘的發電功率進行預測,電網也會對電網負荷、發電機出力進行未來5分鐘及未來24小時的預測,并根據未來發電功率預測值及電網未來負荷預測值來調整風力發電場內各風力發電機組的啟停,以避免風力發電場的發電功率超越電網接納量。
但是現有風力發電場的發電量控制方法中,都只是考慮了風力發電場的未來發電功率預測值及電網未來負荷預測值,沒有結合電網中的水力發電機組、火力發電機組等其他發電機組的功率調整特性,容易導致風力發電場的發電功率過小或過大,風力發電場的發電功率過小會導致風力資源這一綠色能源的浪費,風力發電場的發電功率過大則會導致風力發電場的發電量超越電網接納量,從而影響至電網的安全運行。
發明內容
針對上述現有技術中存在的缺陷,本發明所要解決的技術問題是提供一種能有效利用風力資源,并能避免風力發電場的發電量超越電網接納量,從而保證電網安全運行的風力發電場實時發電量的控制方法。
為了解決上述技術問題,本發明所提供的一種風力發電場實時發電量的控制方法,其特征在于:
1)獲取受控風力發電場的總裝機容量、當前發電量及實時發電功率,并根據受控風力發電場的負荷預測取得受控風力發電場未來5分鐘的發電功率,及未來10分鐘的發電功率;
2)獲取電網的電力信息,電網的電力信息包括:
2.1)電網中所有風力發電場的總裝機容量;
2.2)電網中在線火力發電機組的最小發電量及實時發電功率;
2.3)電網中在線水力發電機組的最小發電量及實時發電功率;
2.4)電網中其他可調發電機組的實時發電功率及其未來5分鐘最小發電量、未來10分鐘最小發電量;
所述的其他可調發電機組是指電網中,除受控風力發電場的風力發電機組及電網中的火力發電機組、水力發電機組之外,發電量可調整的所有其他發電機組的組合,所述的未來5分鐘最小發電量是指未來5分鐘電網中其他可調發電機組的實時發電功率總和,所述的未來10分鐘最小發電量是指未來10分鐘電網中其他可調發電機組的實時發電功率總和;
3)獲取未來5分鐘的電網負荷變化預測值,及未來10分鐘的電網負荷變化預測值;
4)忽略電網的靜態負荷特性,計算電網在未來5分鐘對受控風力發電場的接納量,及電網在未來10分鐘對受控風力發電場的接納量,具體計算公式為:
Acap5=K((Po?Copmin5)+(Ph–Chpmin)?⊿Load5)
Acap10=K((Po?Copmin10)+(Ph?Chpmin)+(Pf?Cfpmin)?⊿Load10)
K=Pc/totalPw
其中,Acap5為電網在未來5分鐘對受控風力發電場的接納量,Acap10為電網在未來10分鐘對受控風力發電場的接納量,Po為電網中其他可調發電機組的實時發電功率,Copmin5為電網中未來5分鐘其他可調發電機組的最小發電量,Copmin10為電網中未來10分鐘其他可調發電機組的最小發電量,Ph為電網中在線水力發電機組的實時發電功率,Chpmin為電網中在線水力發電機組的最小發電量,Pf為電網中在線火力發電機組的實時發電功率,Cfpmin為電網中在線火力發電機組的最小發電量,⊿Load5為未來5分鐘的電網負荷變化預測值,⊿Load10為未來10分鐘的電網負荷變化預測值;
其中,Pc為受控風力發電場的總裝機容量,totalPw為電網中所有風力發電場的總裝機容量,K為受控風力發電場對電網的調峰系數,有0≤K≤1; 
5)根據步驟4的計算結果控制受控風力發電場中各風力發電機組的啟停,具體控制規則如下:
設Pw為受控風力發電場的實時發電功率,Pw5為受控風力發電場的5分鐘發電功率預測值,Pw10為受控風力發電場的10分鐘發電功率預測值;
如果Pw5?Pw>Acap5,則控制受控風力發電場中的部分風力發電機組停機,使得受控風力發電場的發電量減少,具體減少量為:Pw5?Pw?Acap5;
如果Pw10?Pw>Acap10,則控制受控風力發電場中的部分風力發電機組停機,使得受控風力發電場的發電量減少,具體減少量為:Pw10?Pw?Acap10;
如果Pw10?Pw<Acap10,則從受控風力發電場中處于停機狀態的風力發電機組中,查找發電量小于Acap5?Pw5?Pw且小于Acap10?Pw10?Pw的風力發電機組,如果找到一臺符合條件的風力發電機組,則停止查找并啟動找到的風力發電機組;
6)返回步驟1,或間隔n秒后返回步驟1,n為大于1的常數。
進一步的,所述步驟6中,n的取值為60。
本發明提供的風力發電場實時發電量的控制方法,根據風力發電場的未來發電功率預測值及電網未來負荷變化預測值,結合電網中的水力發電機組、火力發電機組及其他可調發電機組的功率調整特性,分別計算5分鐘、10分鐘的電網接納量,再根據計算結果實時調整風力發電場中的風力發電機組啟停,能有效利用風力資源,并能避免風力發電場的發電功率超越電網接納量,保證電網安全運行,該方法計算簡單、速度快,可用于實時計算。
附圖說明
圖1是本發明實施例風力發電場實時發電量的控制方法的控制流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖說明對本發明的實施例作進一步詳細描述,但本實施例并不用于限制本發明,凡是采用本發明的相似結構及其相似變化,均應列入本發明的保護范圍。
如圖1所示,本發明實施例所提供的一種風力發電場實時發電量的控制方法,其特征在于:
1)獲取受控風力發電場的總裝機容量、當前發電量及實時發電功率,并根據受控風力發電場的負荷預測取得受控風力發電場未來5分鐘的發電功率,及未來10分鐘的發電功率;
2)獲取電網的電力信息,電網的電力信息包括:
2.1)電網中所有風力發電場的總裝機容量;
2.2)電網中在線火力發電機組的最小發電量及實時發電功率;
2.3)電網中在線水力發電機組的最小發電量及實時發電功率;
2.4)電網中其他可調發電機組的實時發電功率及其未來5分鐘最小發電量、未來10分鐘最小發電量;
所述的其他可調發電機組是指電網中,除受控風力發電場的風力發電機組及電網中的火力發電機組、水力發電機組之外,發電量可調整的所有其他發電機組的組合,所述的未來5分鐘最小發電量是指未來5分鐘電網中其他可調發電機組的實時發電功率總和,所述的未來10分鐘最小發電量是指未來10分鐘電網中其他可調發電機組的實時發電功率總和;
3)獲取未來5分鐘的電網負荷變化預測值,及未來10分鐘的電網負荷變化預測值;
4)忽略電網的靜態負荷特性,計算電網在未來5分鐘對受控風力發電場的接納量,及電網在未來10分鐘對受控風力發電場的接納量,具體計算公式為:
Acap5=K((Po?Copmin5)+(Ph–Chpmin)?⊿Load5)
Acap10=K((Po?Copmin10)+(Ph?Chpmin)+(Pf?Cfpmin)?⊿Load10)
K=Pc/totalPw
其中,Acap5為電網在未來5分鐘對受控風力發電場的接納量,Acap10為電網在未來10分鐘對受控風力發電場的接納量,Po為電網中其他可調發電機組的實時發電功率,Copmin5為電網中未來5分鐘其他可調發電機組的最小發電量,Copmin10為電網中未來10分鐘其他可調發電機組的最小發電量,Ph為電網中在線水力發電機組的實時發電功率,Chpmin為電網中在線水力發電機組的最小發電量,Pf為電網中在線火力發電機組的實時發電功率,Cfpmin為電網中在線火力發電機組的最小發電量,⊿Load5為未來5分鐘的電網負荷變化預測值,⊿Load10為未來10分鐘的電網負荷變化預測值;
其中,Pc為受控風力發電場的總裝機容量,totalPw為電網中所有風力發電場的總裝機容量,K為受控風力發電場對電網的調峰系數,有0≤K≤1; 
5)根據步驟4的計算結果控制受控風力發電場中各風力發電機組的啟停,具體控制規則如下:
設Pw為受控風力發電場的實時發電功率,Pw5為受控風力發電場的5分鐘發電功率預測值,Pw10為受控風力發電場的10分鐘發電功率預測值;
如果Pw5?Pw>Acap5,則控制受控風力發電場中的部分風力發電機組停機,使得受控風力發電場的發電量減少,具體減少量為:Pw5?Pw?Acap5;
如果Pw10?Pw>Acap10,則控制受控風力發電場中的部分風力發電機組停機,使得受控風力發電場的發電量減少,具體減少量為:Pw10?Pw?Acap10;
如果Pw10?Pw<Acap10,則從受控風力發電場中處于停機狀態的風力發電機組中,查找發電量小于Acap5?Pw5?Pw且小于Acap10?Pw10?Pw的風力發電機組,如果找到一臺符合條件的風力發電機組,則停止查找并啟動找到的風力發電機組;
6)返回步驟1,或間隔n秒后返回步驟1,n為大于1的常數。
本發明實施例的步驟6中,n的取值為60。

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