一种构网型海上风电场有功功率控制方法、系统与流程

本发明涉及电网调频，尤其是涉及一种构网型海上风电场有功功率控制方法、系统。

背景技术：

1、在现代社会，海上风电已经成为可再生能源领域的重要组成部分，对于实现清洁能源转型和可持续发展具有重要意义。然而，由于海上风电场的分布和规模不断增大，以及构网型新概念的提出，构网型海上风电场之间的协同控制问题也日益凸显。其中，构网型海上风电场之间调频参考功率的合理分配问题逐渐成为构网型海上风电参与电网一次调频的研究热点。

2、目前，构网型海上风电场参与电网功率分配的方法主要包括下垂控制、虚拟惯量控制、变桨控制和超速减载控制等，也有研究将下垂控制和虚拟惯量控制结合成为综合惯性控制策略。在综合惯性控制策略基础上，研究构网型海上风电场的调频功率协同分配策略已逐渐成为构网型海上风电场协同调频的主流途径。

3、综上所述，目前在构网型海上风电场层面对于调频功率的协同控制研究相对较少。现有的研究主要依赖于构网型海上风电场机组的固有参数进行协同控制，这意味着一旦采用相同型号的构网型海上风电机组，协同控制方法的响应效果可能会降低，在风电场层面进行协同控制的方法仍然需要深入研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种构网型海上风电场有功功率控制方法、系统，通过构建协同控制策略，引入协同控制系数，根据构网型海上风电场转子动能实现按能力分配调频功率，从而有效改善构网型海上风电场在频率支撑过程中的调频功率响应特性。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一方面，本发明提供了一种构网型海上风电场有功功率控制方法，其特征在于，包括：

4、获取协同控制系数；

5、根据所述协同控制系数，利用下垂控制和惯量控制，得到协同控制策略；

6、获取额定频率和实际频率；

7、根据额定频率与实际频率的差值，利用所述协同控制策略，得到风电场的有功功率。

8、本发明在应用时，通过构建协同控制策略，将其引入到构网型海上风电场，可以改善风电场频率支撑过程中的调频功率响应特性，实现海上风电场之间的调频功率的按能分配。

9、可选的，所述获取协同控制系数，包括：

10、获取构网型风电机组的实际转子旋转动能和实际运行功率；

11、根据构网型风电机组的实际转子旋转动能和实际运行功率，得到所述构网型风电机组转子的能量系数；

12、基于构网型风电机组的实际转子旋转动能和构网型风电机组转子的能量系数，得到协同控制系数。通过协同控制系数能够对各构网型风电机组的调频能力进行合理分配。

13、可选的，所述获取构网型风电机组的实际转子旋转动能，包括，通过惯量附加功率和下垂附加功率实现转子动能的释放或者吸收，如公式（1）：

14、               （1）；

15、式中，表示单个风电场内构网型风电机组的惯量系数；表示单个风电场内构网型风电机组的下垂系数；表示参与系统的频率偏差量。

16、可选的，所述获取构网型风电机组的实际转子旋转动能和实际运行功率，还包括，获取构网型风电机组的实际旋转动能与有功功率和惯性时间常数的定量关系，如公式（2）：

17、          （2）；

18、式中，表示第j个风电场内所有构网型风电机组的的实际转子旋转动能； n表示第 j个风电场内构网型风电机组的数量；表示风电场内第i个构网型风电机组的实际运行功率；表示风电场内第i个构网型风电机组的惯性时间常数。

19、可选的，根据构网型海上风电机组的实际转子旋转动能和实际运行功率，得到所述构网型海上风电机组转子的能量系数，包括：

20、根据获取的第j个风电场内所有构网型风电机组的实际转子旋转动能的最小值，以及实际转子旋转动能的最小值对应的实际运行功率最小值、惯性时间常数，得到所述构网型风电机组转子的能量系数e，如公式（3）：

21、        （3）。

22、可选的，所述协同控制系数的整定算法如公式（4）：

23、   （4）；

24、式中，、分别表示第j个风电场内所有构网型风电机组的实际转子旋转动能及其最小值； n表示第 j个风电场内构网型风电机组的数量； m表示风电场的总数；、分别表示第j个风电场内第i个构网型风电机组的实际运行功率及其最小值；表示第j个风电场内第i个构网型风电机组的惯性时间常数；e表示构网型风电机组转子的能量系数；表示第 j个风电场的协同控制系数。

25、可选的，所述协同控制策略的算法如公式（5）、（6）：

26、     （5）；

27、           （6）；

28、式中，表示第j个风电场按能分配后的有功功率；表示第 j个风电场的协同控制系数； n表示第 j个风电场内构网型风电机组的数量；表示第j个风电场内第i个构网型风电机组是否参与调频，参与取1，反之取0；表示第 j个风电场内第 i个构网型风电机组最大点跟踪控制下的转速值；、分别表示第j个风电场内第i个构网型风电机组最大点跟踪控制下转速的下限值、上限值；表示第j个风电场内第i个构网型风电机组的惯量系数；表示第j个风电场内第i个构网型风电机组的下垂系数；表示参与系统的频率偏差量。

29、可选的，计算出各风电场按能分配后的有功功率，利用最大点跟踪控制下的最大功率，对风电场内各构网型风电机组下达指令；

30、各构网型风电机组平均分配所述风电场按能分配后的有功功率，得到各构网型风电机组按能分配后的有功功率。

31、第二方面，本发明提供了一种计算机系统，包括：

32、存储器，用于存储计算机指令；

33、处理器，用于执行所述计算机指令以实现第一方面所述的构网型海上风电场有功功率控制方法的步骤。

34、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现第一方面所述的构网型海上风电场有功功率控制方法的步骤。

35、有益效果

36、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

37、（1）本发明通过构建协同控制策略，将其引入到构网型海上风电场，可以改善风电场频率支撑过程中的调频功率响应特性，实现海上风电场之间的调频功率的按能分配；

38、（2）本发明综合考虑各构网型海上风电场运行的不同风况，通过评估各海上风电场内构网型海上风电机组的实际可释放转子动能，分析不同海上风电场之间调频能力差异；

39、（3）本发明构网型海上风电场之间通过构建是协调控制策略参与调频得到按能分配的有功功率，该有功功率得到充分利用，相较于传统的控制策略，协同频率响应有明显改善。