限風(fēng)情況下雙饋型風(fēng)電場(chǎng)群有功出力優(yōu)化分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域，是一種限風(fēng)情況下雙饋型風(fēng)電場(chǎng)群有功 出力優(yōu)化分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，中國(guó)風(fēng)電發(fā)展保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭，在"建設(shè)大基地、融入大電網(wǎng)"的風(fēng)電發(fā) 展戰(zhàn)略指導(dǎo)下，我國(guó)風(fēng)電已經(jīng)形成大規(guī)模集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離高壓輸送的格局。
[0003] 風(fēng)電快速發(fā)展的同時(shí)也帶來了并網(wǎng)和消納難題，一方面，我國(guó)風(fēng)能資源與用戶市 場(chǎng)呈逆向分布特點(diǎn)，風(fēng)電本地消納能力不足、跨區(qū)外送能力有限；另一方面，風(fēng)電具有間歇 性、波動(dòng)性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，風(fēng)電并網(wǎng)需要配套建設(shè)調(diào)峰電源，而我國(guó)風(fēng)電集中的"三北"（西 北、華北、東北）地區(qū)，電源結(jié)構(gòu)單一，調(diào)峰能力不足。長(zhǎng)期以來?xiàng)夛L(fēng)限電問題一直困擾著我 國(guó)風(fēng)電的高效發(fā)展。多處于同一風(fēng)資源帶、具有很強(qiáng)同時(shí)性、地理位置相同或者接近且集 中接入同一并網(wǎng)點(diǎn)的風(fēng)電場(chǎng)集合稱為風(fēng)電場(chǎng)群。部分地區(qū)由于風(fēng)電開發(fā)過于集中，并網(wǎng)外 送通道建設(shè)滯后，在短期內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)問題無法得到有效解決，在這種限出力運(yùn)行情況下， 合理調(diào)度風(fēng)電場(chǎng)群內(nèi)部各風(fēng)場(chǎng)的有功出力，有利于風(fēng)電功率的消納和提高風(fēng)電運(yùn)行的經(jīng)濟(jì) 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)我國(guó)大規(guī)模風(fēng)電運(yùn)行時(shí)存在的嚴(yán)重的棄風(fēng) 限電現(xiàn)象，提出一種科學(xué)合理，適用性強(qiáng)的限風(fēng)情況下雙饋型風(fēng)電場(chǎng)群有功出力優(yōu)化分配 方法，該方法基于風(fēng)電功率波動(dòng)特性分析，根據(jù)當(dāng)前時(shí)段風(fēng)電有功出力實(shí)測(cè)值，對(duì)其下一時(shí) 段有功出力范圍進(jìn)行概率評(píng)估，以限風(fēng)情況下風(fēng)電場(chǎng)群有功消納最大、線路損耗最小為目 標(biāo)，同時(shí)考慮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全約束、風(fēng)電場(chǎng)輸出功率約束、避免風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組頻繁啟停約束等條 件，基于多目標(biāo)函數(shù)模型和遺傳算法對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)分配有功出力任務(wù)。
[0005] 解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種限風(fēng)情況下雙饋型風(fēng)電場(chǎng)群有功出力優(yōu) 化分配方法，其特征是：分析風(fēng)電功率的波動(dòng)特性和風(fēng)電場(chǎng)的有功出力能力，建立綜合考慮 風(fēng)電消納和線路損耗的目標(biāo)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化分配各風(fēng)電場(chǎng)有功出力，它包括的內(nèi)容 有：
[0006] 1)計(jì)及風(fēng)電功率波動(dòng)特性的風(fēng)電場(chǎng)有功出力分析
[0007] 電網(wǎng)調(diào)度是根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的匯集信息對(duì)下一時(shí)刻機(jī)組出力進(jìn)行安排，調(diào)度安排與 受控對(duì)象存在時(shí)間差；由于風(fēng)電具有隨機(jī)波動(dòng)性的特點(diǎn)，如何對(duì)下一時(shí)刻風(fēng)電功率進(jìn)行準(zhǔn) 確預(yù)測(cè)至關(guān)重要，為此，以較長(zhǎng)時(shí)間跨度下風(fēng)電場(chǎng)有功出力波動(dòng)范圍的概率統(tǒng)計(jì)來估算下 一時(shí)刻有功出力范圍，統(tǒng)計(jì)量采用有功出力的一階差分量，隨數(shù)據(jù)不斷更新，有功出力波動(dòng) 范圍預(yù)測(cè)值可實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)更新；
[0008] 2)風(fēng)電場(chǎng)群有功出力優(yōu)化分配
[0009] 建立以限風(fēng)情況下風(fēng)電場(chǎng)群有功消納最大和輸送線路有功損耗最小為目標(biāo)，以系 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全、各風(fēng)電場(chǎng)輸出功率、避免風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組頻繁啟停為約束的多目標(biāo)優(yōu)化模型，可使 場(chǎng)群內(nèi)各風(fēng)電場(chǎng)的有功出力分配值更加符合實(shí)際運(yùn)行狀況和更具實(shí)際經(jīng)濟(jì)性；
[0010] 綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)群有功消納和線路損耗，構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)群有功出力優(yōu)化分配模型， 其目標(biāo)函數(shù)為：
[0011] 風(fēng)電場(chǎng)群有功消納最大
[0012] 限風(fēng)情況下t時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)群有功消納最大化等同于場(chǎng)群的棄風(fēng)損失功率最小化， 可以用各風(fēng)電場(chǎng)的有功出力分配值函數(shù)表示：
[0014] 式中：Puni表示t時(shí)段電網(wǎng)接納風(fēng)電的有功限值；
[0015] P1'表示t時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)i的有功消納；
[0016] 其中七' =P1-AP1 (2)
[0018] 式中=P1表示t時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)i的有功出力分配值；
[0019] Δ P1表示t時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)i經(jīng)過輸送線路至場(chǎng)群匯聚處所產(chǎn)生的有功損耗；
[0020] Q1表示t時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)i的無功出力；
[0021 ] U1表示風(fēng)電場(chǎng)i升壓站高壓側(cè)電壓；
[0022] R1表示風(fēng)電場(chǎng)i至場(chǎng)群匯聚處輸送線路上的電阻；
[0023] 輸送線路有功損耗最小
[0024] 各風(fēng)電場(chǎng)離場(chǎng)群匯聚處的距離不同而產(chǎn)生不同損耗，考慮到電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，t 時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)群的有功損耗目標(biāo)函數(shù)定義為：
[0026] 雙饋型風(fēng)電場(chǎng)采用功率因數(shù)為e?s夢(mèng)的恒功率因數(shù)運(yùn)行方式，故式中：
[0028] 綜上，總目標(biāo)函數(shù)為：
[0029] F=a JF1+ a 2F2 (6)
[0030] 式中：α ρ α 2為權(quán)重系數(shù)；
[0031] 約束條件：
[0032] 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全約束
[0034] 風(fēng)電場(chǎng)輸出功率約束
[0035] 0 ^ P1^ P ,for^ P ,n (8)
[0036] 式中：P1raS t時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)i的超短期有功功率預(yù)測(cè)值；P，為風(fēng)電場(chǎng)i的裝機(jī)容 量；
[0037] 避免風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組頻繁啟停約束
[0038] P, (9)
[0039] 式中也為小于1的避免風(fēng)電場(chǎng)i機(jī)組頻繁啟停的權(quán)重系數(shù)；k 即為避免機(jī)組 頻繁啟停風(fēng)電場(chǎng)i的調(diào)節(jié)下限。
[0040] 本發(fā)明基于風(fēng)電功率波動(dòng)特性分析的風(fēng)電場(chǎng)群功率分配方法，通過超短期風(fēng)電功 率預(yù)測(cè)分析以及構(gòu)建多目標(biāo)函數(shù)模型得到各風(fēng)電場(chǎng)的最優(yōu)分配出力，從而在提高風(fēng)電消納 規(guī)模的同時(shí)，兼顧降低了線路損耗，具有方法科學(xué)合理，適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0041] 圖1:某風(fēng)電場(chǎng)5min級(jí)有功出力一階差分概率密度；
[0042] 圖2:風(fēng)電場(chǎng)有功出力范圍；
[0043] 圖3:遺傳算法流程圖；
[0044] 圖4:風(fēng)電場(chǎng)群有功消納；
[0045] 圖5:風(fēng)電場(chǎng)群有功損耗。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面利用附圖和實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明的限風(fēng)情況下雙饋型風(fēng)電場(chǎng)群有功出力優(yōu)化 分配方法作進(jìn)一步描述。
[0047] 本實(shí)施案例將以東北某風(fēng)電場(chǎng)群為例，驗(yàn)證所提方法的有效性。該風(fēng)電場(chǎng)群由7 個(gè)雙饋型風(fēng)電場(chǎng)組成，總裝機(jī)容量為844. 3MW，經(jīng)過220kV輸送線路匯集到500kV升壓變電 站。各風(fēng)電場(chǎng)的具體參數(shù)如下表1所示，其中風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)下限設(shè)為該風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的 30%〇
[0048] 表1各風(fēng)電場(chǎng)具體參數(shù)
[0050] 實(shí)施案例計(jì)算條件說明如下：
[0051] 1)風(fēng)電場(chǎng)群的調(diào)度周期為15min，采用15min時(shí)間內(nèi)三個(gè)5min級(jí)預(yù)測(cè)出力的平均 值作為新的預(yù)測(cè)值；