專利名稱：風電場的功率調節方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及風力發電技術領域，具體涉及風電場的功率調節方法及功率調節裝置。
背景技術：
隨著風電的不斷發展，具有大量風力發電機組的風電場也已經越來越多，風電場作為供電系統的一部分，承擔著響應電網要求的供電任務。隨著并網輸出功率的不斷提高， 風電場并網運行的穩定性對整個電網供電的穩定性所起的作用越發重要。因而在實際應用中，就需要按照并網功率需要來實時調節整個風電場的輸出功率。具體地，風電場要實時接收來自電網的功率調度要求，并基于此來控制風電場的整體發電功率，以滿足電網的要求。目前，現有的風電場功率調節方式多為人工手動調節的方式。具體地，首先由電網方面通過人工打電話通知風電場進行功率調節；然后，風電場值班人員將電網的需求值同風電場此時的發電功率總輸出值進行比較；而后，由電場值班人員基于比較的差值并借助于風電場中控裝置來手動控制風機停機、啟動、升/降功率，以便控制風電場并網點的有功功率達到電網要求的目標值。例如，在升功率時，電場值班人員可以將上述比較差值一次性地分配給風電場內可以再提高發電功率的機組。當然，在分配具體的功率調節額度時，根據風電場內各機組的狀態，可以將需要提升的總的功率值隨機地一次性地平均分配給多個機組，也可以將需要提升的總的功率值隨機地一次性地不平均地分配給多個機組。盡管上述風電場功率調節方式目前被廣為采用，但是其在實際應用中不可避免地存在下述缺陷其一，由于上述風電場功率調節方式需要大量的人工手動操作，這種情況下，無論風電場的規模如何，都需要配置一定數量的值班人員，以便根據電網的需求來手動控制風電場內的風機啟動或停機。因而，現有的風電場功率調節方式需要耗費大量的人力。其二，由于上述風電場功率調節方式是通過操作人員人工來完成的，即，操作人員接到電網調節需求后，通過計算獲得電網的需求值同風電場此時的發電功率總輸出值之間的比較差值，并根據該比較差值手動控制風電場內的風機啟動、停機、升/降功率，因而存在誤差大、響應速度慢等問題，進而造成風電場發電量的損失。其三，上述風電場功率調節方式沒有根據風電場內各風機的具體工作情況而對其進行調用和控制，而是由操作人員較為隨機地對風機進行啟/停操作或者進行升/降功率的操作；并且在分配功率調節額度時是一次性分配的，而不是根據風機輸出功率的變化情況而逐漸調整該功率調節額度。因此，上述風電場功率調節方式不僅高度依賴相應機組工作的可靠性，而且還因隨機地操作相應風機而忽視了風機使用疲勞情況(例如風機運行時間或其電氣部件的溫度等情況)，因而會使某些機組長時間一直在運行，而另一些機組則較長時間一直沒有運行，從而導致機組故障率提升。而且，風機頻繁地啟/停本身就會影響風機的穩定性和安全性，同時也會影響風機的使用壽命。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供一種風電場的功率調節方法，其能夠及時準確地調整風電場的輸出功率、提高風機運行的穩定性和安全性，同時還可以大大節省人力成本。為解決上述技術問題，本發明還提供一種風電場的功率調節裝置，其同樣能夠及時準確地調整風電場的輸出功率、提高風機運行的穩定性和安全性，同時還可以大大節省人力成本。為此，本發明提供一種風電場的功率調節方法，其包括下述步驟1)實時采集電網對所述風電場的有效功率需求值，并將其作為風電場的目標輸出功率ft· ；2)獲取所述風電場當前的實際輸出功率P ;3)根據所述風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率 Pr，計算所述風電場的功率調整值；4)基于所述功率調整值而確定功率調整策略；5)基于所述功率調整策略而控制所述風電場內相應風機的工作狀態；重復上述步驟2、至步驟5)， 直至所述風電場的輸出功率滿足電網的功率需求。其中，所述功率調整值包括功率調整數值ΔΡ，并且在所述步驟幻中，根據所述風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·而獲得所述功率調整數值ΔΡ，其中，所述功率調整數值ΔΡ = ft-P。其中，所述功率調整值包括功率調整比率，并且在所述步驟3)中，根據所述風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·而獲得所述功率調整數值△ P，而后再根據所述風電場當前的功率調整數值ΔΡ和實際輸出功率P而獲得所述功率調整比率x%，其中，所述功率調整數值ΔΡ = ft-P，所述功率調整比率Χ%= Δ Ρ/Ρ。其中，在所述步驟4)中，將所述功率調整數值的絕對值I ΔΡ|與預設的調整閾值進行比較，若所述功率調整數值的絕對值I ΔΡ|大于預設的調整閾值，則確定需要調整所述風電場的輸出功率，并基于該確定結果以及所述功率調整值而確定相應的功率調整策略；否則，確定所述功率調整策略為不調整所述風電場的輸出功率，并且在所述步驟5)中， 當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率時，基于所述功率調整策略而調整所述風電場內相應風機的輸出功率；當所述功率調整策略為不調整所述風電場的輸出功率時， 無需調整所述風電場的輸出功率而直接結束本流程。其中，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整值為功率調整比率時，在所述步驟5)中，將所述風電場內的已并網機組的輸出功率統一調整Χ%。其中，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整值為功率調整比率時，在所述步驟5)中，僅將所述風電場內已并網的限功率機組的輸出功
率統一調整Χ%。其中，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且功率調整比率為正數時，在所述步驟幻之前還包括步驟45)判斷所述風電場內是否存在待機機組，若是，則啟動相應待機機組并使其并網，然后轉到步驟2)；若否，則直接轉到步驟5)。其中，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且功率調整比率
為負數時，在所述步驟5)之前還包括步驟46)判斷是否需要使所述風電場內已并網的機組停機，若是，則使相應的風機機組停機，然后轉到步驟；若否，則直接轉到步驟5)。
作為另一個技術方案，本發明還提供一種風電場的功率調節裝置，其包括控制及處理單元以及分別與之電連接的目標功率獲取單元、風機狀態獲取單元和功率調節單元， 其中，所述目標功率獲取單元用于采集電網對所述風電場的有效功率需求值，并將其作為風電場的目標輸出功率ft"傳輸至所述控制及處理單元；所述風機狀態獲取單元用于獲取所述風電場當前的實際輸出功率P，并將其傳輸至所述控制及處理單元；所述控制及處理單元包括數據計算模塊，所述數據計算模塊根據所述風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·計算所述風電場的功率調整值；所述控制及處理單元基于所述功率調整值而確定功率調整策略，并將所述功率調整策略傳輸至所述功率調節單元；以及所述功率調節單元基于所述功率調整策略而控制所述風電場內相應風機的工作狀態。其中，所述功率調整值包括功率調整數值Δ P或功率調整比率x%，其中，所述功率調整數值ΔΡ = ft-P，所述功率調整比率Χ%= Δ Ρ/Ρ。其中，所述控制及處理單元還包括數據比較模塊，所述數據比較模塊用于將所述功率調整數值的絕對值I ΔΡ|與預設的調整閾值進行比較，若所述功率調整數值的絕對值
ΔΡ大于所述預設的調整閾值，則確定需要調整所述風電場的輸出功率，并基于該確定結果以及所述功率調整值而確定相應的功率調整策略；否則，確定所述功率調整策略為不調整所述風電場的輸出功率。其中，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整值為功率調整比率時，所述功率調節單元根據所述控制及處理單元的指示，將所述風電場內的已并網機組的輸出功率統一調整χ%。其中，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整值為功率調整比率時，所述功率調節單元根據所述控制及處理單元的指示，將所述風電場內已并網的限功率機組的輸出功率統一調整。其中，所述控制及處理單元還包括機組啟動控制模塊，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整比率為正數時，所述機組啟動控制模塊判斷所述風電場內是否存在待機機組，若是，則指示所述功率調節單元啟動相應待機機組而使其并網。其中，所述控制及處理單元還包括機組停機控制模塊，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整比率為負數時，所述機組停機控制模塊判斷是否需要使所述風電場內已并網的機組停機，若是，則指示所述功率調節單元使相應的風機機組停機。相對于現有技術，本發明具有下述有益效果首先，在本發明提供的風電場的功率調節方法中，由于風電場的目標輸出功率ft" 是通過實時采集電網對風電場的有效功率需求值而獲得的，并且風電場當前總的實際輸出功率P也是基于實時采集到的風電場內各風機的實際輸出功率Pn而得到的，這樣，基于此而得到的風電場所需的功率調整值及相應的功率調整策略就是根據風電場內風機的實際運行情況而實時確定的，因此，當根據該功率調整策略來控制風電場內相應風機的工作狀態時，就能夠及時且準確地調整風電場的輸出功率，從而及時高效地使風電場的輸出功率滿足電網的功率需求。其次，在本發明提供風電場的功率調節方法中，通過重復執行下述過程S卩，采集風電場當前的實際輸出功率P、計算風電場的功率調整值、控制相應風機的工作狀態，可自動地將風電場的實際輸出功率P逐漸控制達到目標輸出功率Pr，或者自動地使風電場的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·二者之間的偏差逐漸處于可允許的范圍內，從而使風電場的輸出功率自動地滿足電網的功率需求。因此，本發明提供的風電場的功率調節方法無需像現有技術那樣通過大量的人工勞動來進行功率調節，因而，采用本發明提供的風電場的功率調節方法，既可以大大節省人力成本，又可以提高對電網功率需求的響應速度以及功率調節的精度，進而減少甚至避免風電場發電量的損失。最后，在本發明提供風電場的功率調節方法中，根據風電場內各風機的實際工作狀態而對其輸出功率進行合理控制，而不是人工隨機進行功率控制，因而，可以在提高控制精度和響應速度的同時，還兼顧到各風機的諸如運行時間或其電氣部件溫度等實際使用情況，這樣，通過對風電場內風機的合理調用，可以避免風機頻繁地啟/停，以及避免出現某些機組長時間疲勞運行而另一些機組則長時間待機等問題，從而降低風機的故障率，提高風機運行的穩定性和安全性，進而延長風機的使用壽命。類似地，在本發明提供的風電場的功率調節裝置中，由于其包含有可實時獲取風電場的目標輸出功率ft·的目標功率獲取單元、可實時獲取風電場當前的實際輸出功率P的風機狀態獲取單元、實時確定功率調整值和功率調整策略的控制及處理單元以及對風電場內相應風機的工作狀態進行實時控制的功率調節單元，因此，該功率調節裝置同樣具有下述優點其一，能夠及時且準確地調整風電場的輸出功率，從而及時高效地使風電場的輸出功率滿足電網的功率需求；其二，借助于該功率調節裝置對風電場的輸出功率進行調節時， 既可以大大節省人力成本，又可以提高對電網功率需求的響應速度以及功率調節的精度， 進而減少甚至避免風電場發電量的損失；其三，借助于該功率調節裝置對風電場的輸出功率進行調節時，可以根據風電場內各風機的實際工作狀態而對其輸出功率進行合理控制， 因而在提高控制精度和響應速度的同時，還可以兼顧到各風機的使用情況(例如風機運行時間或其電氣部件的溫度等情況)，從而可以通過合理調度而避免風機頻繁地啟/停、以及避免出現某些機組長時間疲勞運行而另一些機組則長時間待機等問題，從而降低風機的故障率，提高風機運行的穩定性和安全性，進而能夠延長風機的使用壽命。


圖1為本發明第一實施例提供的風電場的功率調節方法的流程示意圖；圖2為本發明第二實施例提供的風電場的功率調節方法的流程示意圖；圖3為本發明第三實施例提供的風電場的功率調節方法的流程示意圖；以及圖4為本發明提供的風電場的功率調節裝置的一個具體實施例的結構框圖。
具體實施例方式為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明提供的風電場的功率調節方法及功率調節裝置進行詳細描述。請參閱圖1，其中示出了本發明第一實施例提供的風電場的功率調節方法的流程示意圖。在步驟110中，實時采集電網對風電場的有效功率需求值，并將其作為風電場功率調節的目標值，即，將其作為風電場的目標輸出功率ft"。在步驟120中，實時采集風電場內各風機的工作狀態，所謂工作狀態包括是否開機、是否存在故障、是否并網、當前輸出的有功功率數值等。而后，根據已并網的各風機當前輸出的有功功率數值Pn，計算得到該風電場當前的實際輸出功率P(即，該風電場當前總的有效輸出功率)，其中，P=E Pn, η為該風電場內各臺風機機組的編號，例如，P 1，Ρ2…… Pn分別表示第1臺風機、第2臺風機……第η臺風機。在步驟130中，根據風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·而計算風電場的功率調整值。具體地，該功率調整值可以包括功率調整數值ΔΡ和功率調整比率X%。 當功率調整值為功率調整數值△ P時，在步驟130中，根據風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·而獲得功率調整數值ΔΡ，其中，功率調整數值AP = ft-P。當功率調整值為功率調整比率時，在步驟130中，根據風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·而獲得功率調整數值ΔΡ，而后再根據風電場當前的功率調整數值ΔΡ和實際輸出功率P而獲得功率調整比率X%。其中，功率調整數值ΔΡ = ft-P，功率調整比率Χ%= ΔP/ P。在步驟140中，基于上述功率調整值而確定功率調整策略。所謂功率調整策略可以包括是否需要對風電場的輸出功率進行調節、調節哪些風機、調節方式以及調節數值，其中調節方式包括啟動風機、停機、向下調整功率、向上調整功率等。例如，在實際應用中，可以將功率調整數值的絕對值I ΔΡ|與預設的調整閾值進行比較，若功率調整數值的絕對值
ΔΡ大于預設的調整閾值，則確定需要調整所述風電場的輸出功率，并基于該確定結果以及所述功率調整值而制定包含有被調節的風機機組的編號、調節方式以及調節數值等信息的功率調整策略；否則，確定功率調整策略為不調節風電場的輸出功率。在步驟150中，基于上述功率調整策略而控制風電場內相應風機的工作狀態。具體地，當上述功率調整策略為調節風電場的輸出功率時，基于上述功率調整策略而調節風電場內相應風機的輸出功率；當功率調整策略為不調整風電場的輸出功率時，則無需調節風電場的輸出功率而直接結束本流程。例如，在實際應用中，當功率調整策略為調節風電場的輸出功率并且功率調整值為功率調整比率時，可以將風電場內的已并網機組的輸出功率統一調整χ%，優選地，可以僅將風電場內已并網的限功率機組的輸出功率統一調整
X % O重復上述步驟120至步驟150，直至風電場的輸出功率滿足電網的功率需求。具體地，為了使風電場的實際輸出功率P能夠更接近所期望的目標輸出功率ft·，在步驟150之后可以再轉到步驟120并重新獲得風電場內各風機的工作狀態及風電場的實際輸出功率P， 而后繼續步驟130至步驟150，以期使風電場的實際輸出功率P達到或者更接近目標輸出功率Pr。當然，在實際應用中還可以在步驟130和步驟140之間設置判斷步驟，用來判斷當前風電場的實際輸出功率P是否已逐步達到目標輸出功率Pr，或者二者之差的絕對值
ΔΡ是否在可允許的范圍內，若是，則無需再對風電場內的輸出功率進行調節；若否，則繼續調整風電場內的輸出功率。這樣，通過設置該判斷步驟，可以不必頻繁地啟動/停止風機機組或者頻繁地變換風機機組的輸出功率，從而可以延長風機的使用壽命。此外，當風電場的實際輸出功率P達到目標輸出功率ft·，或者二者之差的絕對值
8ΔΡ已經處于可允許的范圍內時，可以重新執行上述步驟110至步驟150，以根據電網對風電場的新的有效功率需求來重新調整風電場內的輸出功率，而使風電場的實際輸出功率 P達到或者接近其新的目標輸出功率ft·。需要指出的是，在實際應用中，當功率調整策略為調整風電場的輸出功率并且功率調整比率為正數時，在步驟150之前還可以包括判斷風電場內是否存在待機機組的步驟，并且在該步驟中，若判斷出風電場內存在待機機組，則啟動相應待機機組并使其并網，然后轉到步驟120 ；否則，直接轉到步驟150。優選地，在該步驟中，若風電場內的待機機組的數量大于1，則優先啟動待機時間長的機組。而且，在實際應用中，當功率調整策略為調整風電場的輸出功率并且功率調整比率為負數時，在步驟150之前還可以包括判斷是否需要使風電場內已并網的機組停機的步驟，并且在該步驟中，若判斷出需要使風電場內已并網的機組停機，則使風電場內已并網的相應機組停機，然后轉到步驟120 ；否則，直接轉到步驟150。優選地，在該步驟中，若風電場內的待機機組的數量大于1，則優先使先前停機次數少的機組停機。進一步需要指出的是，盡管前述實施例中是以功率調整比率作為功率調整值而對風電場內待調風機的輸出功率統一進行調整的，然而在實際應用中，也可以直接采用功率調整數值ΔΡ來作為功率調整值，并以此對風電場內待調風機的輸出功率統一進行調整，例如，可以在各風機額定輸出功率允許的情況下，將上述功率調整數值ΔΡ平均分配至各待調機組中。請參閱圖2，其中示出了本發明第二實施例提供的風電場的功率調節方法的流程示意圖。在本實施例中，通過提高風電場的輸出功率來使風電場的實際輸出功率達到或者接近目標輸出功率。具體地，在步驟210中，實時采集電網對風電場的有效功率需求值，并將其作為風電場功率調節的目標值，即，將其作為風電場目標輸出功率ft"。在步驟220中，實時采集風電場內各風機的工作狀態，所謂工作狀態包括是否開機、是否存在故障、是否并網、當前輸出的有功功率數值等。而后，根據已并網的各風機的當前輸出的有功功率數值Pn，計算得到該風電場當前的實際輸出功率P，其中，P =Σ Ρη，η為該風電場內各臺風機機組的編號。在步驟230中，根據該風電場當前的目標輸出功率ft·和實際輸出功率P，計算得到該風電場所需的功率調整數值ΔΡ。其中，該功率調整數值可以為目標輸出功率ft"和實際輸出功率P 二者之差，即，ΔΡ = Ι^-Ρ。在步驟MO中，判斷功率調整數值的絕對值I ΔΡ|是否大于預設的調整閾值，即， 判斷功率調整數值的絕對值I ΔΡ|是否超出實際輸出功率P與目標輸出功率ft· 二者之差的允許范圍，若是，則轉到步驟沈0，即，此時功率調整策略為調整該風電場的輸出功率；若否，則轉到步驟250直接結束本方法，而無需調整風電場的輸出功率，即，此時功率調整策略為不調整風電場的輸出功率。其中，預設的調整閾值可以根據實際情況或電網要求而預先設定，例如可以根據先前的經驗值來預先設定該調整閾值。在步驟沈0中，判斷是否有待機機組，若是，則轉到步驟270 ；若否，則轉到步驟 280。在步驟270中，啟動相應待機機組并使其并網，而后轉到步驟220，以重新獲得當前風電場內各風機的工作狀態及風電場的實際輸出功率P。在實際應用中，若該風電場內的待機機組的數量大于1，則優先啟動待機時間長的機組，以避免某些機組因長時間待機而出現設備運行功能退化的問題。在步驟觀0中，根據上述功率調整數值ΔΡ和實際輸出功率P而獲得功率調整比率 X%，其中，Χ%= ΔΡ/Ρ。在步驟290中，將風電場內的已并網機組的輸出功率統一向上調整。在實際應用中，為了快速有效地提升風電場的輸出功率，可以僅將該風電場內的已并網的限功率機組的輸出功率統一向上調整χ%。在步驟290后，本方法的流程可以再重新回到步驟220，并間隔一定時間，例如10 秒，重新獲得當前風電場內各風機的工作狀態及風電場的實際輸出功率P，而后繼續步驟 230至步驟四0，直至使風電場的實際輸出功率P達到目標輸出功率ft·，或者使風電場的實際輸出功率P與目標輸出功率ft· 二者之間的偏差處于可允許的范圍內。如此循環直至滿足電網的功率需求。需要指出的是，盡管在本實施例中，當風電場內有可用待機機組時優先啟動待機機組，并且僅在可用待機機組全部啟動完畢后電網的輸出功率仍未能達到電網需求時，再調用限功率機組；然而在實際應用中并不局限于此，而是也可以采用這樣的方式，即，先調整風電場內當前已并網的機組的輸出功率，并且僅在風電場內當前已并網的機組的輸出功率已調整至其最大輸出功率時，才啟動該風電場內的可用待機機組。進一步需要指出的是，在實際應用中，執行完步驟270后，本方法流程也可以直接轉到步驟四0，而直接將此時剛剛并網的機組隨同先前已并網的機組一同上調x%。請參閱圖3，其中示出了本發明第三實施例提供的風電場的功率調節方法的流程示意圖。在本實施例中，通過降低風電場的輸出功率來使風電場的實際輸出功率達到或者接近目標輸出功率。具體地，在步驟310中，實時采集電網對風電場的有效功率需求值，并將其作為風電場的目標輸出功率ft·。在步驟320中，實時采集風電場內各風機的工作狀態，所謂工作狀態包括是否開機、是否存在故障、是否并網、當前輸出的有功功率數值等。而后，根據已并網的各風機當前輸出的有功功率數值Pn，計算得到該風電場當前的實際輸出功率P，其中，P =Σ Ρη，η為該風電場內各臺風機機組的編號。在步驟330中，根據該風電場當前的目標輸出功率ft·和實際輸出功率P，計算得到該風電場所需的功率調整數值ΔΡ。其中，該功率調整數值可以為目標輸出功率ft"和實際輸出功率P 二者之差，即，ΔΡ = Ι^-Ρ。在步驟；340中，判斷功率調整數值的絕對值I ΔΡ|是否大于預設的調整閾值，即， 判斷功率調整數值的絕對值I ΔΡ|是否超出實際輸出功率P與目標輸出功率ft· 二者之間偏差的允許范圍，若是，則轉到步驟360，即，此時功率調整策略為調整該風電場的輸出功率；若否，則轉到步驟350直接結束本方法，而無需調整風電場的輸出功率，即，此時功率調整策略為不調整風電場的輸出功率。在步驟360中，判斷是否需要使已并網機組停機，若是，則轉到步驟390 ；若否，則轉到步驟370。
在步驟370中，根據上述功率調整數值ΔΡ和實際輸出功率P而獲得功率調整比率 X%，其中，Χ%= ΔΡ/Ρ。在步驟380中，將風電場內的已并網機組的輸出功率統一向下調整I。在步驟390中，使風電場內的已并網的相應機組停機。在實際應用中，優先使停機次數少的機組停機。執行完步驟380或步驟390后，本方法的流程可以再重新回到步驟320，以重新獲得當前風電場內各風機的工作狀態及風電場的實際輸出功率P，而后繼續步驟330至步驟 390，直至使風電場的實際輸出功率P達到目標輸出功率ft·，或者使風電場的實際輸出功率 P與目標輸出功率ft" 二者之間的偏差處于允許的范圍內。而且，當風電場的實際輸出功率 P達到目標輸出功率ft·后，或者二者之間的偏差處于允許的范圍內后，本方法的流程可以轉到步驟310，并重新采集當前電網對風電場的有效功率需求值，而后重新執行步驟320至步驟390，以使風電場的實際輸出功率滿足當前電網的功率需求。作為另一個技術方案，本發明還提供一種風電場的功率調節裝置，其包括控制及處理單元以及分別與之電連接的目標功率獲取單元、風機狀態獲取單元和功率調節單元。 其中，目標功率獲取單元用于獲取風電場的目標輸出功率ft"，并將其傳輸至控制及處理單元；風機狀態獲取單元用于獲取風電場當前總有效輸出功率值P，并將其傳輸至控制及處理單元；控制及處理單元用于根據風電場當前總有效輸出功率值P與目標輸出功率ft·計算風電場的功率調整值，并基于該功率調整值而確定功率調整策略，而后將功率調整策略傳輸至功率調節單元；功率調節單元基于該功率調整策略而控制該風電場內相應風機的輸出功率。請參閱圖4，其中示出了本發明一個具體實施例提供的功率調節裝置。該功率調節裝置包括控制及處理單元430以及分別與之電連接的目標功率獲取單元410、風機狀態獲取單元420和功率調節單元440。其中，目標功率獲取單元410用于采集電網對風電場的有效功率需求值，并將其作為風電場的目標輸出功率ft"傳輸至控制及處理單元430。風機狀態獲取單元420用于實時采集風電場內各風機的工作狀態，并將其傳輸至控制及處理單元430。所謂工作狀態包括是否開機、是否存在故障、是否并網、當前輸出的有功功率數值等。而后，該風機狀態獲取單元420根據已并網的各風機的當前輸出的有功功率數值Pn，計算得到該風電場內當前總的有效輸出功率值，S卩，該風電場當前的實際輸出功率P，其中，P =Σ Ρη，η為該風電場內各臺機組的編號，例如，Ρ1，Ρ2……Pn分別表示第1 臺風機、第2臺風機……第η臺風機。控制及處理單元430包括數據計算模塊，該數據計算模塊根據風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率Pr，計算風電場的功率調整值，并基于該功率調整值而確定相應功率調整策略，而后將將相應功率調整策略傳輸至功率調節單元440。所謂功率調整值可以包括功率調整數值ΔΡ或功率調整比率Χ%，其中，功率調整數值AP = ft-P，功率調整比率Χ%= Λ Ρ/Ρ。所謂功率調整策略包括是否需要對風電場的輸出功率進行調節、調節哪些風機、調節方式以及調節數值，其中調節方式包括啟動風機、停機、向下調整功率、向上調整功率等。功率調節單元440基于上述功率調整策略而控制該風電場內相應風機的輸出功率。當功率調整策略為調整風電場的輸出功率并且功率調整值為功率調整比率時，該功率調節單元440根據控制及處理單元430的指示，將該風電場內的已并網機組的輸出功率統一調整X%。具體地，當為正數時，將風電場內的已并網機組的輸出功率統一向上調整；當為負數時，將風電場內的已并網機組的輸出功率統一向下調整I。而且，在實際應用中，當功率調整策略為調整風電場的輸出功率并且功率調整值為功率調整比率時，為了快速有效地提升風電場的輸出功率，功率調節單元440根據控制及處理單元430的指示，可以僅將該風電場內已并網的限功率機組的輸出功率統一向上調整X%。此外，為了更高效地控制風電場的輸出功率，該控制及處理單元430還可以包括數據比較模塊、機組啟動控制模塊和機組停機控制模塊。其中，數據比較模塊將功率調整數值的絕對值I ΔΡ|與預設的調整閾值進行比較，若功率調整數值的絕對值I ΔΡ|大于預設的調整閾值，則確定需要調整風電場的輸出功率，并基于該確定結果以及功率調整值而確定相應的功率調整策略；否則，確定功率調整策略為不調整風電場的輸出功率。這樣，借助于該數據比較模塊、控制及處理單元430及功率調節單元440的協同作業，可以僅在功率調整數值的絕對值I ΔΡ|大于預設的調整閾值時才進行功率調節，而無需頻繁地啟動/停止風機機組或者頻繁地變換風機機組的輸出功率，從而可以延長風機的使用壽命。機組啟動控制模塊用于在為正數時判斷該風電場內是否存在待機機組，若是， 則指示功率調節單元440工作，即，啟動相應待機機組并使其并網。當機組啟動控制模塊判斷出該風電場內存在多臺待機機組時，則指示功率調節單元440優先啟動待機時間長的機組，從而可以避免某些機組因一直待機而出現設備運行功能退化的問題。機組停機控制模塊用于在為負數時判斷是否需要使風電場內已并網的機組停機，若是，則指示功率調節單元440工作，即，將相應機組停機。當機組停機控制模塊判斷出該風電場內的已并網機組的數量大于1，則指示功率調節單元440優先使先前停機次數少的機組停機，從而可以避免某些機組因長時間處于運行狀態而導致設備疲勞并最終影響使用壽命的問題。需要指出的是，在前述各實施例中，所謂限功率機組指的是在已并網的機組中可以通過機組變槳來提高其輸出功率的機組，也就是指輸出功率大于預定的有功輸出功率參考值PO而小于其最大功率的機組。其中，該有功輸出功率參考值PO的具體取值由機組的額定功率及機組所處的風資源環境決定。例如，對于金風1.5麗機組，可以根據經驗預先設定該有功輸出功率參考值PO為500kW，此時，對于該型號機組而言，其有功輸出功率大于 500kW而小于其最大功率的機組即定義為限功率機組。可以理解，此時風電場可能同樣會存在因所處位置的風資源等客觀原因而導致有功輸出功率小于500kW的機組，S卩，該風電場可能存在著通過機組變槳并不能提高其輸出功率的機組，因此為了快速有效地調整風電場的輸出功率，可以僅調整該風電場內已并網的限功率的機組。進一步需要指出的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種風電場的功率調節方法，其特征在于包括下述步驟1)實時采集電網對所述風電場的有效功率需求值，并將其作為風電場的目標輸出功率Pr ；2)獲取所述風電場當前的實際輸出功率P；3)根據所述風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·，計算所述風電場的功率調整值；4)基于所述功率調整值而確定功率調整策略；5)基于所述功率調整策略而控制所述風電場內相應風機的工作狀態；重復上述步驟2)至步驟5)，直至所述風電場的輸出功率滿足電網的功率需求。
2.根據權利要求1所述的風電場的功率調節方法，其特征在于，所述功率調整值包括功率調整數值ΔΡ，并且在所述步驟3)中，根據所述風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·而獲得所述功率調整數值ΔP，其中，所述功率調整數值ΔΡ = ft-P。
3.根據權利要求1所述的風電場的功率調節方法，其特征在于，所述功率調整值包括功率調整比率X%，并且在所述步驟3)中，根據所述風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·而獲得所述功率調整數值ΔΡ，而后再根據所述風電場當前的功率調整數值ΔΡ 和實際輸出功率P而獲得所述功率調整比率，其中，所述功率調整數值Δ P = Pr-P,所述功率調整比率Χ%= Δ Ρ/Ρ。
4.根據權利要求2或3所述的風電場的功率調節方法，其特征在于，在所述步驟4)中， 將所述功率調整數值的絕對值I ΔΡ|與預設的調整閾值進行比較，若所述功率調整數值的絕對值I ΔΡ|大于預設的調整閾值，則確定需要調整所述風電場的輸出功率，并基于該確定結果以及所述功率調整值而確定相應的功率調整策略；否則，確定所述功率調整策略為不調整所述風電場的輸出功率，并且在所述步驟5)中，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率時，基于所述功率調整策略而調整所述風電場內相應風機的輸出功率；當所述功率調整策略為不調整所述風電場的輸出功率時，無需調整所述風電場的輸出功率而直接結束本流程。
5.根據權利要求4所述的風電場的功率調節方法，其特征在于，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整值為功率調整比率時，在所述步驟5) 中，將所述風電場內的已并網機組的輸出功率統一調整Χ%。
6.根據權利要求5所述的風電場的功率調節方法，其特征在于，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整值為功率調整比率時，在所述步驟5) 中，僅將所述風電場內已并網的限功率機組的輸出功率統一調整X%。
7.根據權利要求4所述的風電場的功率調節方法，其特征在于，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且功率調整比率為正數時，在所述步驟5)之前還包括步驟45)判斷所述風電場內是否存在待機機組，若是，則啟動相應待機機組并使其并網， 然后轉到步驟2)；若否，則直接轉到步驟5)。
8.根據權利要求4所述的風電場的功率調節方法，其特征在于，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且功率調整比率為負數時，在所述步驟5)之前還包括步驟46)判斷是否需要使所述風電場內已并網的機組停機，若是，則使相應的風機機組停機，然后轉到步驟2)；若否，則直接轉到步驟5)。
9.一種風電場的功率調節裝置，其特征在于包括控制及處理單元以及分別與之電連接的目標功率獲取單元、風機狀態獲取單元和功率調節單元，其中所述目標功率獲取單元用于采集電網對所述風電場的有效功率需求值，并將其作為風電場的目標輸出功率ft"傳輸至所述控制及處理單元；所述風機狀態獲取單元用于獲取所述風電場當前的實際輸出功率P，并將其傳輸至所述控制及處理單元；所述控制及處理單元包括數據計算模塊，所述數據計算模塊根據所述風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率ft·計算所述風電場的功率調整值；所述控制及處理單元基于所述功率調整值而確定功率調整策略，并將所述功率調整策略傳輸至所述功率調節單元；所述功率調節單元基于所述功率調整策略而控制所述風電場內相應風機的工作狀態。
10.根據權利要求9所述的風電場的功率調節裝置，其特征在于，所述功率調整值包括功率調整數值ΔΡ或功率調整比率X%，其中，所述功率調整數值ΔΡ = ft-P，所述功率調整比率Χ%= ΔΡ/Ρ。
11.根據權利要求10所述的風電場的功率調節裝置，其特征在于，所述控制及處理單元還包括數據比較模塊，所述數據比較模塊用于將所述功率調整數值的絕對值I ΔΡ|與預設的調整閾值進行比較，若所述功率調整數值的絕對值I ΔΡ|大于所述預設的調整閾值， 則確定需要調整所述風電場的輸出功率，并基于該確定結果以及所述功率調整值而確定相應的功率調整策略；否則，確定所述功率調整策略為不調整所述風電場的輸出功率。
12.根據權利要求10所述的風電場的功率調節裝置，其特征在于，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整值為功率調整比率時，所述功率調節單元根據所述控制及處理單元的指示，將所述風電場內的已并網機組的輸出功率統一調整Χ%。
13.根據權利要求12所述的風電場的功率調節裝置，其特征在于，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整值為功率調整比率時，所述功率調節單元根據所述控制及處理單元的指示，將所述風電場內已并網的限功率機組的輸出功率統一調整χ%。
14.根據權利要求10所述的風電場的功率調節裝置，其特征在于，所述控制及處理單元還包括機組啟動控制模塊，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整比率為正數時，所述機組啟動控制模塊判斷所述風電場內是否存在待機機組， 若是，則指示所述功率調節單元啟動相應待機機組而使其并網。
15.根據權利要求10所述的風電場的功率調節裝置，其特征在于，所述控制及處理單元還包括機組停機控制模塊，當所述功率調整策略為調整所述風電場的輸出功率并且所述功率調整比率為負數時，所述機組停機控制模塊判斷是否需要使所述風電場內已并網的機組停機，若是，則指示所述功率調節單元使相應的風機機組停機。
全文摘要
本發明屬于風力發電技術領域，具體提供了一種風電場的功率調節方法及功率調節裝置。該方法包括下述步驟1)實時采集電網對風電場的有效功率需求值，并將其作為風電場的目標輸出功率Pr；2)獲取風電場當前的實際輸出功率P；3)根據風電場當前的實際輸出功率P與目標輸出功率Pr，計算所述風電場的功率調整值；4)基于所述功率調整值而確定功率調整策略；5)基于所述功率調整策略而控制所述風電場內相應風機的工作狀態；重復上述步驟2)至步驟5)，直至所述風電場的輸出功率滿足電網的功率需求。本發明提供的上述功率調節方法及裝置能夠及時準確地調整風電場的輸出功率，提高風機運行的穩定性和安全性，同時還可以大大節省人力成本。
文檔編號F03D7/00GK102400855SQ20111036370
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者喬元, 張鵬飛, 王磊品, 閆佳會, 黃遠彥 申請人:北京天源科創風電技術有限責任公司, 北京金風科創風電設備有限公司