一种用于风电机组的精细化调频方法与流程

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1.本发明属于风电调频技术领域，具体涉及一种用于风电机组的精细化调频方法。

背景技术：

2.风力发电由于其环保性，越来越受到社会的关注及重视，由于风能的不稳定性和间歇性，因此风电机组在不同时段产生的电能也不同，为了保证电网安全性，因此需要对风电机组进行调频，调频的本质在于不同时间尺度的实时供需平衡。
3.风电场现在常采用相应电网agc有功指令的控制方法，保证机组稳定运行的前提下风电场能够很好的执行电网调度下发的有功指令值，但是，风电场仅仅通过相应电网agc 有功指令进行调频，有功指令下发周期时间较长，而要求频率响应滞后时间要求在5秒以内，不能满足一次调频要求。

技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种用于风电机组的精细化调频方法，具体技术方案如下：一种用于风电机组的精细化调频方法，包括以下步骤：步骤s1，读取风电场有功功率，并读取电网频率f；步骤s2，当电网频率超出频率死区db时，计算风电场的调频功率p1；步骤s3，将调频功率p1与上一次的有功指令进行叠加，得到新的功率给定值；步骤s4，将新的功率给定值通过无线通信的方式给风电场有功功率控制器，风电场有功功率控制器根据风电机组的机组运行状态控制机组实现风电场的负荷调节。
5.优选地，所述步骤s2中调频功率p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2-f
±
db）/ f2]/e}*φ1；其中，φ1为环境调节系数；p为风电场的额定功率；f2为频率参考值；db为频率死区；f为电网频率；e为调差率。
[0006]
优选地，还包括当风电|
△
f|≤db时，即电网频率的偏差在电网规定的调频死区范围内时，风电场不参与调频；其中，
△
f= f2-f。
[0007]
优选地，当f＜f2-db时，此时电网处于低频，风电场在系统频率下降至最小值f
min
时，风电场的调频深度不再增加，风电场在调频时根据频率大小分为两段，即：当f
min
＜f＜f2-db时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2-f－db）/ f2]/e}*φ1；当f＜f
min
时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2
‑ꢀfmin
－db）/ f2]/e}*φ1。
[0008]
优选地，当f＞f2＋db，此时电网处于高频，风电场系统频率上升至最大值f
max
时，风电场在高频时根据频率大小分为两段，即：当f2＋db＜f＜f
max
时，p1的计算方式为：
p1＝{p*[（f2
‑ꢀ
f＋db）/ f2]/e}*φ1；当f＞f
max
时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2
‑ꢀfmin
＋db）/ f2]/e}*φ1。
[0009]
优选地，所述环境调节系数φ1的计算方式为：φ1＝{[| t2
‑ꢀ
t1 |*(1-θ)*μ] &/|d1-d2|；其中，θ为当地温度处于年度平均温度t2时，空气湿度处于当地空气平均湿度d1时的空气黏度系数；d2为当前空气湿度；μ为风电机组叶片的摩擦系数；&为调节系数，取值范围为0.64-1.65；t1为当前的空气温度。
[0010]
优选地，所述步骤s4中还包括将新的功率给定值加密并通过无线通信的方式给风电场有功功率控制器，风电场有功功率控制器对收到的数据进行解密并根据风电机组的机组运行状态控制机组实现风电场的负荷调节。
[0011]
本发明的有益效果为：本发明通过计算获取调频功率p1的值，然后获取新的功率给定值，通过新的功率给定值时风电场控制器对风电场的各机组进行负荷调节，能够提高风电场有功变化速率。
附图说明
[0012]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0013]
图1为本发明的流程示意图；图2中为本发明中对风电机组功率调节的流程示意图；图3为本发明中将新的功率给定值通过无线通信的方式给风电场有功功率控制器的流程示意图。
具体实施方式
[0014]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和
ꢀ“
包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0016]
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0017]
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0018]
如图1所示，本发明的具体实施方式提供了一种用于风电机组的精细化调频方法，包括以下步骤：
步骤s1，读取风电场有功功率，并读取电网频率f。
[0019]
步骤s2，当电网频率超出频率死区db时，计算风电场的调频功率p1，具体如图2所示；当风电|
△
f|≤db时，即电网频率的偏差在电网规定的调频死区范围内时，风电场不参与调频；其中，
△
f= f2-f。
[0020]
调频功率p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2-f
±
db）/ f2]/e}*φ1；（1）其中，φ1为环境调节系数；p为风电场的额定功率；f2为频率参考值；db为频率死区；f为电网频率；e为调差率。
[0021]
当f＜f2-db时，此时电网处于低频，需要风电场提高出力，考虑到风电场调频能力，风电场在系统频率下降至最小值f
min
时，风电场的调频深度不再增加，风电场在调频时根据频率大小分为两段，即：当f
min
＜f＜f2-db时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2-f－db）/ f2]/e}*φ1；（2）当f＜f
min
时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2
‑ꢀfmin
－db）/ f2]/e}*φ1；（3）。
[0022]
当f＞f2＋db，此时电网处于高频，需要风电场降低功率，考虑到风电场的调频能力，风电场系统频率上升至最大值f
max
时，风电场的调频深度不再增加，风电场在高频时根据频率大小分为两段，即：当f2＋db＜f＜f
max
时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2
‑ꢀ
f＋db）/ f2]/e}*φ1；（4）当f＞f
max
时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2
‑ꢀfmin
＋db）/ f2]/e}*φ1；（5）。
[0023]
通过上述方式，将电网频率引入风电场作为控制量，当电网频率超出频率死区后，计算风电场的调频功率p1 ，将该功率值与原先的有功指令进行叠加得到新的功率给定值，并将新的功率给定值下发给风电场有功功率控制器，由风电场有功功率控制器，控制机组实现风电场的负荷调节，能够提高风电场有功变化速率。
[0024]
在对风电机组进行调频是，由于当前环境中空气的黏度对风电机组的运行功率起到很大的影响，因此对风电机组调频时有必要对当前风电场所在区域的空气黏度作为考虑因素，在实际的应用过程中，可以通过在风电场内均布多个环境监测装置，检测风电场所在区域内常年的空气参数，从而建立数据库，对空气参数进行分析获取空气参数对风电机组功率的影响，然后通过检测装置实施获取当前状态下的环境参数，从而根据当前环境中的空气参数对发电机组进行适应性的调频，能够提高调频的精确度。
[0025]
环境调节系数φ1的计算方式为：φ1＝{[| t2
‑ꢀ
t1 |*(1-θ)*μ] &/|d1-d2|；（6）其中，θ为当地温度处于年度平均温度t2时，空气湿度处于当地空气平均湿度d1时的空气黏度系数；d2为当前空气湿度；μ为风电机组叶片的摩擦系数；&为调节系数，取值范围为0.64-1.65；t1为当前的空气温度。
[0026]
步骤s3，将调频功率p1与上一次的有功指令进行叠加，得到新的功率给定值。
[0027]
步骤s4，如图3所示，将新的功率给定值加密并通过无线通信的方式给风电场有功
功率控制器，风电场有功功率控制器对收到的数据进行解密并根据风电机组的机组运行状态控制机组实现风电场的负荷调节。由于风电场数据采集装置距离风电场控制器距离较远，而数据采集装置在进行数据传输过程中可能出现数据丢失等错误，为了避免将新的功率给定值及数据采集装置将数据传输给风电场的有功功率控制器时数据的丢失，因此对新的功率给定值等数据加密处理，用于提高数据安全性，优化并加快数据传输速度及数据传输的准确性。
[0028]
将新的功率给定值等数据加密处理，然后将处理后的数据通过无线通信传输至风电场有功功率控制器端，然后对数据进行解密处理包括：对获取数据进行分段处理，使各段数据均含有相同数量并且等长原始数据包，再将段作为单位，实现对段内数据包的编码传输、缓存及解码。
[0029]
具体的，如果风电场有功功率控制器端的服务器接收到相邻节点的数据包，则说明服务器已经接收到的数据包没有进行编码处理，需要对其进行编码，并将将新的编码数据包传输至相邻节点。在进行编码时，假设某段有 3个原始数据包 x1、x2、x3，则利用式（7）对原始数据包进行编码处理：yi = αi1* x1 + αi2 *x2 + αi3 *x3；（7）式（7）中，yi 代表编码后的数据包; αi1、αi2、αi3 用于描述每个数据包所对应的编码系数。
[0030]
将αi1、αi2、αi3 看做所有数据包的起始端，将其与编码后其他实验数据共同置于编码数据包中。只要服务器最终接收到该段中2个或2个以上的编码数据包，则认为后续将得到该段中所有的数据包，同时可以对接收的数据包进行编码，为邻居用户提供服务。在进行编码的过程中，编码器随机产生2个系数βi1和βi2，依据产生的系数对该段中己有的 2 个数据包进行编码，最后利用式（8）将得到 zi 传输至邻居用户：zi = βi1 y i + βi2 y i ；（8）式中，βi1、βi2为随机产生的编码系数; zi 用于描述编码后实验数据。
[0031]
然后服务器将接收到经编码的数据包存储至相应的段中进行缓存，为解码提供有效基础；服务器得到缓存的某段中所有数据包后，利用消去法对该段中原始数据包进行求解，实现编码后实验数据的解码，则可以通过式x = a ‑1z对编码数据进行解码，x 为某段中全部原始实验数据解码后构成的矩阵；z为接收的线性独立编码数据构成矩阵； a 为所有全部编码实验数据包头中的编码系数构成系数矩阵。
[0032]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0033]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
[0034]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：

1.一种用于风电机组的精细化调频方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，读取风电场有功功率，并读取电网频率f；步骤s2，当电网频率超出频率死区db时，计算风电场的调频功率p1；步骤s3，将调频功率p1与上一次的有功指令进行叠加，得到新的功率给定值；步骤s4，将新的功率给定值通过无线通信的方式给风电场有功功率控制器，风电场有功功率控制器根据风电机组的机组运行状态控制机组实现风电场的负荷调节。2.根据权利要求1所述的一种用于风电机组的精细化调频方法，其特征在于，所述步骤s2中调频功率p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2-f
±
db）/ f2]/e}*φ1；其中，φ1为环境调节系数；p为风电场的额定功率；f2为频率参考值；db为频率死区；f为电网频率；e为调差率。3. 根据权利要求2所述的一种用于风电机组的精细化调频方法，其特征在于，还包括当风电|
△
f|≤db时，即电网频率的偏差在电网规定的调频死区范围内时，风电场不参与调频；其中，
△
f= f2-f。4.根据权利要求2所述的一种用于风电机组的精细化调频方法，其特征在于，当f＜f2-db时，此时电网处于低频，风电场在系统频率下降至最小值f
min
时，风电场的调频深度不再增加，风电场在调频时根据频率大小分为两段，即：当f
min
＜f＜f2-db时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2-f－db）/ f2]/e}*φ1；当f＜f
min 时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2
‑ꢀ
f
min
－db）/ f2]/e}*φ1。5.根据权利要求2所述的一种用于风电机组的精细化调频方法，其特征在于，当f＞f2＋db，此时电网处于高频，风电场系统频率上升至最大值f
max
时，风电场在高频时根据频率大小分为两段，即：当f2＋db＜f＜f
max
时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2
‑ꢀ
f＋db）/ f2]/e}*φ1；当f＞f
max
时，p1的计算方式为：p1＝{p*[（f2
‑ꢀ
f
min
＋db）/ f2]/e}*φ1。6.根据权利要求2所述的一种用于风电机组的精细化调频方法，其特征在于，所述环境调节系数φ1的计算方式为：φ1＝{[| t2
‑ꢀ
t1 |*(1-θ)*μ] &/|d1-d2|；其中，θ为当地温度处于年度平均温度t2时，空气湿度处于当地空气平均湿度d1时的空气黏度系数；d2为当前空气湿度；μ为风电机组叶片的摩擦系数；&为调节系数，取值范围为0.64-1.65；t1为当前的空气温度。7.根据权利要求1所述的一种用于风电机组的精细化调频方法，其特征在于，所述步骤s4中还包括将新的功率给定值加密并通过无线通信的方式给风电场有功功率控制器，风电场有功功率控制器对收到的数据进行解密并根据风电机组的机组运行状态控制机组实现风电场的负荷调节。

技术总结

本发明属于风电调频技术领域，具体涉及一种用于风电机组的精细化调频方法，包括步骤读取风电场有功功率，并读取电网频率f；当电网频率超出频率死区DB时，计算风电场的调频功率P1；将调频功率P1与上一次的有功指令进行叠加，得到新的功率给定值；将新的功率给定值通过无线通信的方式给风电场有功功率控制器，风电场有功功率控制器根据风电机组的机组运行状态控制机组实现风电场的负荷调节。本发明通过计算获取调频功率P1的值，然后获取新的功率给定值，通过新的功率给定值时风电场控制器对风电场的各机组进行负荷调节，能够提高风电场有功变化速率。有功变化速率。有功变化速率。