【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，尤其是涉及一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法及系统。
技术介绍
1、随着新能源渗透率的增大，电力系统面临惯性降低、频率失稳的风险，需要新能源系统提供频率支撑。为加强频率支撑能力，风电系统通常需要备用部分功率，也即在最大功率点的基础上减载运行，在电网需要时释放所需功率。在多端海上风电系统中，不同风机物理设计、所处地区风速风向等存在差异，使用等额备用功率分配方法使得能量利用效率低下、风机磨损加重。此外，暂态时风机备用功率释放也决定着系统运行经济性。因此，在多风机互联的多端系统中各风机如何经济、高效地分配稳态功率备用，以及在暂态频率支撑过程中如何有序释放备用功率成为关键。
2、随着风电系统渗透率增加和电力电子设备的不断投入，电力系统转动惯性逐渐减小，系统正逐渐向低惯性化系统演变，这将增加系统不平衡功率冲击，削弱系统频率支撑能力，系统频率安全受到威胁。为保证系统安全稳定运行，提高电网的频率稳定性和安全性，海上风电系统应当为电网提供频率支撑。
3、一般情况下风机在稳态运行时采用最大功率点跟踪(maximum power pointtracking,mppt)计算输出功率，在电网需要时无法提供额外功率以应对频率扰动，因此需要风机在稳态运行时留出一定功率备用，在发生频率扰动时通过换流器附加频率控制利用该部分备用功率，输出附加功率以支撑电网频率。然而，尽管设计较大的稳态备用功率对频率支撑性能有利，但同时也降低了系统运行经济性。另一方面，暂态时各风机的备用功率释放策略不合理也可能导致低输出
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了提供一种提高系统的能量利用率以及系统经济性能的多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法及系统。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，包括以下步骤：
4、获取多端风电系统中各风机的历史风速数据和实时负荷数据，采用聚类算法进行聚类，得到稳态时的系统总备用功率指令；
5、根据各风机的额定容量，将所述稳态时的系统总备用功率指令在风机间进行备用功率稳态分配，得到各风机的备用功率指令；
6、根据所述各风机的备用功率指令，采用基于转子转速和桨距角位置的频率支撑能力评估方法对风机频率支撑能力进行评估，得到评估结果；
7、基于所述评估结果，将满足频率安全边界约束所需的总附加功率在各风机间进行分配，实现备用功率的暂态利用。
8、进一步地，所述得到稳态时的系统总备用功率指令的步骤包括：
9、基于所述各风机的历史风速数据计算mppt模式下风机在各时段的最大功率，并进一步得到各时段系统总最大功率，其中所述最大功率的计算表达式为：
10、
11、式中，pmppt为风机最大功率值，ρ为空气密度，r为风机叶片半径，cpmax为最大风能利用系数，vw为风速；
12、基于所述各时段系统总最大功率和实时负荷数据，进行比较，得到各时段的系统功率盈余；
13、将所述各时段的系统功率盈余作为k-means算法的数据集对各功率盈余点进行聚类，得到各聚类中心以及对应的功率盈余，并进一步得到稳态时的系统总备用功率指令。
14、进一步地，所述k-means算法进行聚类的步骤包括：
15、(1)随机选取k个功率盈余点作为初始聚类中心；
16、(2)计算每个功率盈余点与各个初始聚类中心的欧式距离，将每个功率盈余点分配给与其最近的聚类中心，其中所述欧式距离的计算表达式为：
17、
18、式中，x为数据对象，即功率盈余点，ci为第i个聚类中心，m为数据对象的维度，xj、cij分别为x、ci的第j个属性值，即功率盈余点对应的时间值及功率，d为欧式距离；
19、(3)将每个聚类中心和被分配的功率盈余点作为一个聚类，每分配一个功率盈余点，聚类的聚类中心根据现有的功率盈余点平均值进行重新计算；
20、(4)计算新的聚类中心和上一轮聚类中心的距离平方和，判断所述距离平方和是否小于设定值，若是，则停止迭代，得到各聚类中心以及对应的功率盈余，若否，重复步骤(2)-(4)，直至停止迭代。
21、进一步地，所述备用功率稳态分配的表达式为：
22、
23、式中，pres,i为第i个风机分配的备用功率指令，n为风机总数，prated,i为第i个风机的额定功率，pres为系统稳态时的系统总备用功率指令。
24、进一步地，所述进行备用功率稳态分配的步骤还包括：
25、对各风机施加稳态功率补偿系数，以弥补发电功率与负荷功率不平衡现象，其中所述稳态功率补偿系数的表达式为：
26、
27、式中，km，i是第i台风机的稳态功率补偿系数，k0表示当系统频率偏差波动至安全边界时对应所需要的系统功本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述得到稳态时的系统总备用功率指令的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述K-means算法进行聚类的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述备用功率稳态分配的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述进行备用功率稳态分配的步骤还包括：
6.根据权利要求1所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述得到评估结果的步骤包括：
7.根据权利要求6所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，评估表达式为：
8.根据权利要求1所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述实现备用功率的暂态利用的步
9.根据权利要求8所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述风机暂态频率支撑的附加功率的计算表达式为：
10.一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述得到稳态时的系统总备用功率指令的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述k-means算法进行聚类的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述备用功率稳态分配的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种多端风电系统备用功率稳态分配和暂态利用方法，其特征在于，所述进行备用功率稳态分配的...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄阮明，王晓晖，张勇，李灏恩，缪林鑫，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。