基于时空不确定性的风电场调频控制方法及装置制造方法及图纸

本申请公开提供了基于时空不确定性的风电场调频控制方法及装置，其中，该方法包括：根据频率偏差信息进入调频控制状态；根据风电场中各机组的运行状态和风速变化，利用模型预测控制和k

【技术实现步骤摘要】
基于时空不确定性的风电场调频控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及风电场调频
，具体涉及基于时空不确定性的风电场调频控制方法及装置。

技术介绍

[0002]随着国内外众多学者对并网风电场调频控制策略的深入研究，控制策略不断完善，常见的控制策略有：利用双馈感应发电机(Double
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fed induction generator，DFIG)转子动能提供虚拟惯量的虚拟惯性控制，通过偏移最大功率跟踪点(Maximum power point tracking，MPPT)，而预留有功备用的超速和浆距角控制、下垂控制、组合控制和风储协调控制。
[0003]现有技术缺点：1、DFIG风能捕获效率会因转子转速偏离MPPT而降低，对如何动态恢复转速来寻求更高风能捕获效率的研究，还处在初步阶段；2、DFIG直流侧电容容量较小，惯性响应后，电压极易被钳制在其稳定运行界限上，无法参与后续调频；然而，对如何有序恢复直流侧电容电压而不带来额外频率冲击的研究较少；3、利用直流侧电容和转子转速同时参与惯性控制，这种控制方法需频繁激活转子转速控制，迫使DFIG不断偏离MPPT，降低经济效益和增大机械磨损。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中双馈感应发电机调频能力受自身运行状态和安装位置，以及所处风速的大小和风速的方向影响，而存在时空不确定性的问题，从而提供基于时空不确定性的风电场调频控制方法及装置。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术公开实施例至少提供一种基于时空不确定性的风电场调频控制方法及装置。
[0006]第一方面，本专利技术公开实施例提供了基于时空不确定性的风电场调频控制方法，包括：
[0007]根据频率偏差信息进入调频控制状态；
[0008]根据风电场中各机组的运行状态和风速变化，利用模型预测控制和k
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means聚类组合方法进行动态优化分组，完成空间不确定性处理；
[0009]根据机组调频能力进行有功增量、调频时间分配，完成时间不确定性处理；
[0010]各机组根据风速和调频时间退出调频模式。
[0011]可选地，所述根据频率偏差信息进入调频控制状态包括：
[0012]实时监测风电场风速和频率信息，并根据所述频率信息计算系统频率偏差；
[0013]当所述系统频率偏差超过死区值时，风电场进入调频控制状态。
[0014]可选地，所述利用模型预测控制和k
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means聚类组合方法进行动态优化分组，包括：
[0015]利用模型预测控制优化风电场最大调频能力和功率输出；
[0016]采用k
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means聚类算法对机组进行分组聚类，选择风速大小作为聚类指标，且同组内的机组相互之间不受尾流效应影响，分派相同的控制变量；
[0017]采用降级处理方法，若机组数量超过全部参与调频机组数量的一定比例预设阈值，将本组超出预设阈值的部分机组进行降级处理；若同时存在两组或两组以上的机组数量超过预设阈值，则由高等级依次进行降级程序，但最低等级机组数量超过比例预设阈值，不再进行降级处理；所述降级为等级与风速大小对应，高风速对应高等级。
[0018]可选地，所述根据机组调频能力进行有功增量、调频时间分配，包括：
[0019]确定各机组调频增量，根据预设分组规则进行分组优化后，将风电场需要增发的有功功率ΔP
wind
分配给各组，进而再分配给各机组。
[0020]可选地，所述各机组根据风速和调频时间退出调频模式，包括：
[0021]当转子转速偏差满足|Δω|小于预设阈值或频率偏差变化率满足df/dt＝0时，惯量响应过程结束，各机组退出调频模式；
[0022]其中，高风速的机组最后退出调频模式；
[0023]中低风速的机组通过转速恢复和保护环节按照各自的调频时间逐一退出调频模式。
[0024]第二方面，本专利技术公开实施例还提供基于时空不确定性的风电场调频控制装置，包括：
[0025]调频进入模块，用于根据频率偏差信息进入调频控制状态；
[0026]空间分组模块，用于根据风电场中各机组的运行状态和风速变化，利用模型预测控制和k
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means聚类组合方法进行动态优化分组，完成空间不确定性处理；
[0027]时间控制模块，用于根据机组调频能力进行有功增量、调频时间分配，完成时间不确定性处理；
[0028]调频退出模块，用于各机组根据风速和调频时间退出调频模式。
[0029]可选地，所述调频进入模块，用于实时监测风电场风速和频率信息，并根据所述频率信息计算系统频率偏差；当所述系统频率偏差超过死区值时，风电场进入调频控制状态。
[0030]可选地，所述空间分组模块，用于根据风电场中各机组的运行状态和风速变化，利用模型预测控制优化风电场最大调频能力和功率输出；采用k
‑
means聚类算法对机组进行分组聚类，选择风速大小作为聚类指标，且同组内的机组相互之间不受尾流效应影响，分派相同的控制变量；采用降级处理方法，若机组数量超过全部参与调频机组数量的一定比例预设阈值，将本组超出预设阈值的部分机组进行降级处理；若同时存在两组或两组以上的机组数量超过预设阈值，则由高等级依次进行降级程序，但最低等级机组数量超过比例预设阈值，不再进行降级处理，完成空间不确定性处理。
[0031]第三方面，本专利技术公开实施例还提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
[0032]第四方面，本专利技术公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面，或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
[0033]本专利技术的实施例提供的技术方案可以具有以下有益效果：
[0034]根据频率偏差信息进入调频控制状态；根据风电场中各机组的运行状态和风速变化，利用模型预测控制和k
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means聚类组合方法进行动态优化分组，完成空间不确定性处理；根据机组调频能力进行有功增量、调频时间分配，完成时间不确定性处理；各机组根据风速和调频时间退出调频模式，本专利技术在时间尺度上根据风电场内机组所处风速的不同，逐层细化风电场调频能力、分组调频能力及单机调频能力，进而确定机组进入与退出调频系统时间，在保证机组安全稳定运行的基础上，充分挖掘机组参与调频的潜力，同时，分组退出也有效减小了对系统频率的负面影响；在空间上根据风速预测信息，利用模型预测控制和k
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means聚类组合的方法，以风电场输出功率和调频能力最优为目标，建立反馈校正环节，实现闭环运行和实时滚动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于时空不确定性的风电场调频控制方法，其特征在于，包括：根据频率偏差信息进入调频控制状态；根据风电场中各机组的运行状态和风速变化，利用模型预测控制和k
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means聚类组合方法进行动态优化分组，完成空间不确定性处理；根据机组调频能力进行有功增量、调频时间分配，完成时间不确定性处理；各机组根据风速和调频时间退出调频模式。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据频率偏差信息进入调频控制状态包括：实时监测风电场风速和频率信息，并根据所述频率信息计算系统频率偏差；当所述系统频率偏差超过死区值时，风电场进入调频控制状态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用模型预测控制和k
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means聚类组合方法进行动态优化分组，包括：利用模型预测控制优化风电场最大调频能力和功率输出；采用k
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means聚类算法对机组进行分组聚类，选择风速大小作为聚类指标，且同组内的机组相互之间不受尾流效应影响，分派相同的控制变量；采用降级处理方法，若机组数量超过全部参与调频机组数量的一定比例预设阈值，将本组超出预设阈值的部分机组进行降级处理；若同时存在两组或两组以上的机组数量超过预设阈值，则由高等级依次进行降级程序，但最低等级机组数量超过比例预设阈值，不再进行降级处理；所述降级为等级与风速大小对应，高风速对应高等级。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据机组调频能力进行有功增量、调频时间分配，包括：确定各机组调频增量，根据预设分组规则进行分组优化后，将风电场需要增发的有功功率ΔP
wind
分配给各组，进而再分配给各机组。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各机组根据风速和调频时间退出调频模式，包括：当转子转速偏差满足|Δω|小于预设阈值或频率偏差变化率满足df/dt＝0时，惯量响应过程结束，各机组退出调频模式；其中，高风速的机组最后退出调频模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈长青，周奎，谭亚青，
申请(专利权)人：湖南电桥科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：