專利名稱：一種控制風電機組限功率運行的方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于風電場功率控制領域，尤其涉及一種控制風電機組限功率運行的方法及系統。
背景技術：
隨著國內風電的快速發展，風電場的建設規模不斷擴大且分布相對集中，電網難以輸送并消納如此大規模的風電電能，因此要求風電場限功率運行，即風電場功率不得超過電網調度下達的目標值，否則將受到懲罰。風電場場級控制系統將目標功率分配給場內各風電機組去執行，各風電機組必須盡可能跟蹤各自的目標功率，這樣才可能避免違規超發，并實現在限發條 件下盡可能多的發電。傳統的風電機組一般是按照其風速一功率曲線運行，風機只有在額定功率以上才進行變槳距控制，因此只有通過啟停機組控制風電場功率，調節精度低，對機組磨損大。而目前新型的風電機組一般都增加了風機限功率發電功能，即可以設定風電機組的目標功率(通常低于額定功率)，此時如果風機所處的風況可以高過目標功率時，就通過變槳調節使功率維持在目標功率；如果風況不足以達到目標功率，則還按照風速--功率曲線運行。這樣一來，根據風電場級目標功率設定各風機的目標功率，可以避免出現超發，而且可以減少機組的啟停操作。但是，上述現有技術存在如下缺陷:由于風電場內同時運行的風電機組臺數眾多，而且每臺風機所處的風況條件不同，其可以達到的功率各異。如何將風電場的功率目標合理分配各臺風機去完成，是一個十分重要的問題。常見的風機功率分配方法有兩類，一是將風電場目標功率按照運行機組數量平均分配給各機組去完成。該方法存在的問題是沒有考慮各機組的風況，往往風況差的機組完不成目標負載，而風況好的機組又處于限發狀態，浪費了發電指標。第二類是引入了風速預測信息，對風機可發功率進行預測，以此按比例分配負荷，即預期風況好的機組分擔的負荷多，風況差的機組分擔的負荷少。但是，該方法存在的問題首先是風速預測有誤差，因而對機組發電能力估計的有效性難以保證。而且全場風機都參與功率調節，長期運行加劇機組變槳執行機構的磨損程度。中國專利申請(公開號:CN 102493915 A，發明名稱:風電場的風機調用方法及風機調用系統)，利用風機狀態參數，主要包括累計運行時間、本次持續運行時間、累計待機時間、本次持續待機時間、或停機時間，以及發電機、變槳裝置和變流器的溫度，來確定風機調用序列，在風電場需要升降負荷時，按照該調用順序對相應風機進行操作。但是該方法的主要缺點在于對機組當前的可發功率沒有有效評估，所以風場的實際功率控制效果得不到保證。

發明內容
本發明實施例提供的一種控制風電機組限功率運行的方法及系統，用于解決現有技術中當進行限功率運行調控時，全場風機都參與功率調節，長期運行加劇機組變槳執行機構的磨損程度的問題。本發明實施例中的一種控制風電機組限功率運行的方法包括:根據風電機組中每臺風機在當前穩定運行時槳距角β的大小，將所述風電機組劃分為多個風機集合；當所述風電機組進行限功率運行時，根據每個所述風機集合的總可變功率的大小，由大到小調節一個或多個所述風機集合的功率，使所述風電機組的總功率不超過總目標功率。上述的控制風電機組限功率運行的方法，其中，所述風機集合至少包括:高度限功率集合、中度限功率集合以及輕度限功率集合。上述的控制風電機組限功率運行的方法，其中，所述風電機組限功率運行包括:升功率以及降功率； 當所述風電機組進行升功率時，所述風機集合的總可變功率由大到小依次為:高度限功率集合、中度限功率集合、輕度限功率集合；當所述風電機組進行降功率時，所述風機集合的總可變功率由大到小依次為:輕度限功率集合、中度限功率集合、高度限功率集合。上述的控制風電機組限功率運行的方法，其中，若15° < β時，則所述風機屬于高度限功率集合；若5° < β彡15°時，則所述風機屬于中度限功率集合；若β彡5。時，則所述風機屬于輕度限功率集合。上述的控制風電機組限功率運行的方法，其中，所述方法還包括:按照被調節的所述風機集合中每臺風機可變功率的大小，由大到小調節一臺或多臺所述風機的功率，使每臺所述風機的目標功率之和不超過總目標功率。上述的控制風電機組限功率運行的方法，其中，所述可變功率包括:可提升功率和可降低功率；當需要進行升功率時，按照被調節的所述風機集合中每臺風機的所述可提升功率的大小，由大到小調節一臺或多臺所述風機的功率；當需要進行降功率時，按照被調節的所述風機集合中每臺風機的所述可降低功率的大小，由大到小調節一臺或多臺所述風機的功率。上述的控制風電機組限功率運行的方法，其中，所述可提升功率為每臺風機的最高可變功率與實際功率的差值，所述可降低功率為實際功率與最低可變功率的差值。上述的控制風電機組限功率運行的方法，其中，所述方法還包括:計算所述風電機組的功率偏差APfa ，并判斷所述功率偏差APfmi與所述風電機組的功率調節死區ADfanil的大小；所述功率偏差為所述總目標功率Pfan；與所述風電機組的總實際功率Pfmi的差值，所述功率調節死區ADfmi為所述功率偏差允許的范圍；其中，ADfarm>0；當ΛPfarm > Δ Dfarm時，則所述風電機組進行升功率；當APfmi< -ADfarm時，則所述風電機組進行降功率。上述的控制風電機組限功率運行的方法，其中，所述方法還包括:
進行升功率時，當滿足:
權利要求
1.一種控制風電機組限功率運行的方法，其特征在于，所述方法包括: 根據風電機組中每臺風機在當前穩定運行時槳距角β的大小，將所述風電機組劃分為多個風機集合； 當所述風電機組進行限功率運行時，根據每個所述風機集合的總可變功率的大小，由大到小調節一個或多個所述風機集合的功率，使所述風電機組的總功率不超過總目標功率。
2.根據權利要求1所述的控制風電機組限功率運行的方法，其特征在于，所述風機集合至少包括:高度限功率集合、中度限功率集合以及輕度限功率集合。
3.根據權利要求2所述的控制風電機組限功率運行的方法，其特征在于，所述風電機組限功率運行包括:升功率以及降功率； 當所述風電機組進行升功率時，所述風機集合的總可變功率由大到小依次為:高度限功率集合、中度限功 率集合、輕度限功率集合； 當所述風電機組進行降功率時，所述風機集合的總可變功率由大到小依次為:輕度限功率集合、中度限功率集合、高度限功率集合。
4.根據權利要求2所述的控制風電機組限功率運行的方法，其特征在于， 若15° < β時，則所述風機屬于高度限功率集合； 若5。< β彡15°時，則所述風機屬于中度限功率集合； 若β <5°時，則所述風機屬于輕度限功率集合。
5.根據權利要求1所述的控制風電機組限功率運行的方法，其特征在于，所述方法還包括: 按照被調節的所述風機集合中每臺風機可變功率的大小，由大到小調節一臺或多臺所述風機的功率，使每臺所述風機的目標功率之和不超過總目標功率。
6.根據權利要求5所述的控制風電機組限功率運行的方法，其特征在于，所述可變功率包括:可提升功率和可降低功率； 當需要進行升功率時，按照被調節的所述風機集合中每臺風機的所述可提升功率的大小，由大到小調節一臺或多臺所述風機的功率； 當需要進行降功率時，按照被調節的所述風機集合中每臺風機的所述可降低功率的大小，由大到小調節一臺或多臺所述風機的功率。
7.根據權利要求6所述的控制風電機組限功率運行的方法，其特征在于， 所述可提升功率為每臺風機的最高可變功率與實際功率的差值，所述可降低功率為實際功率與最低可變功率的差值。
8.根據權利要求3所述的控制風電機組限功率運行的方法，其特征在于，所述方法還包括: 計算所述風電機組的功率偏差Λ Pfmi，并判斷所述功率偏差APfanii與所述風電機組的功率調節死區ADfanil的大小；所述功率偏差為所述總目標功率Pfan；與所述風電機組的總實際功率Pfmi的差值，所述功率調節死區ADfmi為所述功率偏差允許的范圍；其中，ADfarm> O ； 當APfmi > ADfmi時，則所述風電機組進行升功率； 當APfanil < -ADfarm時，則所述風電機組進行降功率。
9.根據權利要求6所述的控制風電機組限功率運行的方法，其特征在于，所述方法還包括: 進行升功率時，當滿足:
10.一種控制風電機組限功率運行的系統，其特征在于，所述系統包括: 風電機組以及限功率運行裝置； 所述風電機組中包含有若干臺風機； 所述限功率運行裝置包括:風機集合劃分單元、選擇單元以及限功率運行單元； 所述風機集合劃分單元用于根據風電機組中每臺風機在當前穩定運行時槳距角β的大小，將所述風電機組劃分為多個風機集合； 所述選擇單元用于當所述風電機組進行限功率運行時，根據每個所述風機集合的總可變功率的大小，通知所述限功率運行單元由大到小調節一個或多個所述風機集合的功率，使所述風電機組的總功率不超過總目標功率。
全文摘要
本發明屬于風電場功率控制領域，尤其涉及一種控制風電機組限功率運行的方法及系統。所述方法包括根據風電機組中每臺風機在當前穩定運行時槳距角β的大小，將所述風電機組劃分為多個風機集合；當所述風電機組進行限功率運行時，根據每個所述風機集合的總可變功率的大小，由大到小調節一個或多個所述風機集合的功率，使所述風電機組的總功率不超過總目標功率。本發明實施例所提供的方法以風機當前穩定運行的槳距角為依據對風電機組運行狀況的不同進行分類，然后再評估當前風速下風機的功率可控變化量，按需求調度不同的集合，以達到風機調度最優。
文檔編號H02J3/46GK103219750SQ201310081630
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月14日 優先權日2013年3月14日
發明者肖運啟, 黃葆華, 孫燕平, 王凱 申請人:華北電力科學研究院有限責任公司, 華北電力大學, 國家電網公司