降低风电场的有功功率的方法、控制设备及控制器与流程

1.本发明总体说来涉及风电技术领域，更具体地讲，涉及一种降低风电场的有功功率的方法、控制设备及控制器。


背景技术：

2.随着新能源发力发电机组渗透率的不断增加，在高渗透率区域电网内，风电机组的安全性、稳定性引起了广泛关注。
3.在电网实际运行过程中，当电量消耗与电量供给不匹配时，即可引起电网频率出现变化较小、变动周期较短的微小分量，这种频率扰动主要靠风力发电机组自身的调节系统直接自动调整，完成电网负荷补偿，修正电网频率的波动，这个过程即为风力发电机组的一次调频。
4.另外，制动电阻用于快速降低有功功率，制动电阻降功率和变桨降功率在同一台机组上需要协调控制，不同机组间也需要协调控制。
5.如何快速降低风电场的有功功率以有效地满足调节需求就显得尤为重要。


技术实现要素：

6.本发明的示例性实施例在于提供一种降低风电场的有功功率的方法、控制设备及控制器，其能够降低风电场的有功功率以有效地满足调节需求。
7.根据本发明的一方面，提供一种降低风电场的有功功率的方法，该方法包括：获取需要风电场降低的有功功率降量；根据风电场的各个风力发电机组的风机功率可控状态确定各个风力发电机组的有功功率可降量；基于需要风电场降低的有功功率降量和各个风力发电机组的有功功率可降量，确定各个风力发电机组的有功功率降量。
8.根据本发明的实施例，风机功率可控状态可包括反映风力发电机组仅具有变桨控制能力的第一状态、反映风力发电机组具有变桨控制能力和制动电阻控制能力两者的第二状态以及反映风力发电机组不具有降功率能力的第三状态。
9.根据本发明的实施例，确定各个风力发电机组的有功功率可降量的步骤可包括：响应于风力电机机组的风机功率可控状态为第一状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为该风力发电机组的变桨可降有功功率量，并且变桨可降有功功率量为通过将实测功率与功率下限作差计算的第一功率量，并且确定风机功率可控状态为第一状态的所有风力发电机组的第一数量及第一总可降功率量；响应于风力发电机组的风机功率可控状态为第二状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量与变桨可降有功功率量的总和，并且总和为通过将实测功率与功率下限作差计算的第二功率量，并且确定风机功率可控状态为第二状态的所有风力发电机组的第二数量及第二总可降功率量；响应于风力发电机组的风机功率可控状态为第三状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为零。
10.根据本发明的实施例，确定各个风力发电机组的有功功率降量的步骤可包括：基
于并网点检测的并网点频率确定降低风电场的有功功率的控制模式，控制模式为快速降功率模式或普通变桨降功率模式。
11.根据本发明的实施例，确定各个风力发电机组的有功功率降量的步骤还可包括：确定参与降低风电场的有功功率的风力发电机组，以及确定参与降低风电场的有功功率的风力发电机组的有功功率降量。
12.根据本发明的实施例，确定参与降低风电场的有功功率的风力发电机组的有功功率降量的步骤可包括以下步骤中的至少一个：对具有第一状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功率则用尽的原则确定具有第一状态的所有风力发电机组的有功功率可降量；对具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功率则用尽的原则确定具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量；对具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行混合排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功率则用尽的原则确定具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量。
13.根据本发明的实施例，可当控制模式为快速降功率模式且需要风电场降低的有功功率降量小于第二总可降功率量时，使具有第二状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，并且优先用尽第二功率量较小的风力发电机组的有功功率可降量，其中，向具有第二状态的每个风力发电机组下发第一预定降低速率信号；可当控制模式为快速降功率模式且需要风电场降低的有功功率降量大于第二总可降功率量时，使具有第二状态和第一状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，并且在用尽具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量之后优先使用第一功率量较小的风力发电机组的变桨可降有功功率量，其中，向具有第二状态的每个风力发电机组下发第一预定降低速率信号，并向具有第一状态的每个风力发电机组下发第二预定降低速率信号；可当控制模式为普通变桨降功率模式时，使具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，优先用尽具有较小的有功功率可降量的风力发电机组的有功功率可降量，其中，向具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组下发第二预定降低速率信号。
14.根据本发明的另一方面，提供一种降低风电场的有功功率的控制设备，控制设备可包括：降量获取单元，被配置为获取需要风电场调节的有功功率降量；可降量确定单元，被配置为根据风电场的各个风力发电机组的风机功率可控状态确定各个风力发电机组的有功功率可降量；降量确定单元，被配置为基于需要风电场降低的有功功率降量和各个风力发电机组的有功功率可降量，确定各个风力发电机组的有功功率降量。
15.根据本发明的实施例，风机功率可控状态可包括反映风力发电机组仅具有变桨控制能力的第一状态、反映风力发电机组具有变桨控制能力和制动电阻控制能力两者的第二状态以及反映风力发电机组不具有降功率能力的第三状态，可降量确定单元可被进一步配置为：响应于风力电机机组的风机功率可控状态为第一状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为该风力发电机组的变桨可降有功功率量，并且变桨可降有功功率量为通过将实测功率与功率下限作差计算的第一功率量，并且确定风机功率可控状态为第一状态的所有风力发电机组的第一数量及第一总可降功率量；响应于风力发电机组的风机功率可控状态
为第二状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量与变桨可降有功功率量的总和，并且总和为通过将实测功率与功率下限作差计算的第二功率量，并且确定风机功率可控状态为第二状态的所有风力发电机组的第二数量及第二总可降功率量；响应于风力发电机组的风机功率可控状态为第三状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为零。
16.根据本发明的实施例，降量确定单元可被进一步配置为：基于并网点检测的并网点频率确定降低风电场的有功功率的控制模式为快速降功率模式还是普通变桨降功率模式。
17.根据本发明的实施例，可降量确定单元可被进一步配置为：对具有第一状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功率则用尽的原则确定具有第一状态的所有风力发电机组的有功功率可降量；对具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功率则用尽的原则确定具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量；对具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行混合排序并且按照大于平均功率则分配平均功率小于平均功率则用尽的原则确定具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量。
18.根据本发明的实施例，降量确定单元可被进一步配置为：当控制模式为快速降功率模式且需要风电场降低的有功功率降量小于第二总可降功率量时，使具有第二状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，并且优先用尽第二功率量较小的风力发电机组的有功功率可降量，其中，向具有第二状态的每个风力发电机组下发第一预定降低速率信号；当控制模式为快速降功率模式且需要风电场降低的有功功率降量大于第二总可降功率量时，使具有第二状态和第一状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，并且在用尽具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量之后优先使用第一功率量较小的风力发电机组的变桨可降有功功率量，其中，向具有第二状态的每个风力发电机组下发第一预定降低速率信号，并向具有第一状态的每个风力发电机组下发第二预定降低速率信号；当控制模式为普通变桨降功率模式时，使具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，优先用尽具有较小的有功功率可降量的风力发电机组的有功功率可降量，其中，向具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组下发第二预定降低速率信号。
19.根据本发明的另一方面，提供一种风电场的控制器，控制器可包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述降低风电场的有功功率的方法。
20.根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的方法、控制设备及控制器，能够适于在多种场景下降低风电场的有功功率，并能够有效地满足调节速度快、对风力发电机组的载荷影响小的要求。
21.另外，根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的方法、控制设备及控制器在降低风电场的有功功率的过程中控制调度的风力发电机组的数量少，能够有效控制减少对制动电阻的使用次数，具有保护高低穿的功能。
22.将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
23.通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
24.图1示出根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的方法的流程图；
25.图2示出根据本发明的示例性实施例的基于风机功率可控状态确定各个风力发电机组的有功功率可降量的示意框图；
26.图3示出根据本发明的示例性实施例的一次调频过程中基于并网点的检测频率的下垂控制方式的曲线图；
27.图4示出根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的控制设备的框图。
具体实施方式
28.现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
29.图1示出根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的方法的流程图。
30.根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的方法可包括步骤s110、s120和s130。
31.参照图1，在步骤s110，获取需要风电场降低的有功功率降量。
32.获取的需要风电场降低的有功功率降量可以是处于以下情况之一时需要风电场降低的有功功率降量：风电场参与一次调频(一次调频是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程)、风电场参与二次调频、风电场和/或其接入的电网发生故障。应该理解，也可以是处于其他需要风电场降低有功功率的情况下需要风电场降低的有功功率降量。
33.换言之，根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的方法可应用于多种降低有功功率的场景，例如，一次调频、二次调频、风电场和/或其接入的电网发生故障(例如，短路、断路器故障等)等场景。
34.例如，可当确定风电场参与一次调频后，确定本次一次调频需要风电场降低的有功功率降量。
35.作为示例，可当并网点的频率不处于频率死区范围内，且风电场的有功功率不低于预定百分比(例如，20％)的风电场的额定功率，有功功率降量大于风电场的额定出力的预定百分比(例如，10％)时，确定风电场参与一次调频。应该理解，也可通过其他适当的方式来判断风电场是否参与一次调频。
36.作为示例，可通过公式(1)计算有功功率降低量deltp(功率需求)。
[0037][0038]
其中，fd指示快速频率响应动作的阈值；f指示并网点的频率，pn指示风电场的额定功率；δ％指示调差率；p0指示风电场当前的有功功率，fn指示电网的额定频率。应该理解，针对过频和欠频情况，公式中的参数可独立设置，且在线可调，例如，参考参数如下：fd可设置为50
±
0.1hz，调差率δ％可设置为2％～3％。
[0039]
上述计算有功功率降量的方法仅仅是示例，本发明不限制于此。当处于不同工况时，可通过不同的方式确定有功功率降量。
[0040]
在步骤s120，根据风电场的各个风力发电机组的风机功率可控状态确定各个风力发电机组的有功功率可降量。
[0041]
风机功率可控状态可反馈自各个风力发电机组，风机功率可控状态可以反映各个风力发电机组的降功率能力和/或降功率模式。
[0042]
作为示例，风机功率可控状态可包括反映风力发电机组仅具有变桨控制能力的第一状态、反映风力发电机组具有变桨控制能力和制动电阻控制能力两者的第二状态以及反映风力发电机组不具有降功率能力的第三状态。
[0043]
在风力发电机组中，制动电阻主要用于低电压穿越期间，将机侧的有功功率转换为热能，起到快速消耗机侧的有功功率的作用，以帮助风力发电机组实现低电压穿越。
[0044]
变桨控制能力是指能够通过变桨降功率的控制方式降低风力发电机组的有功功率的能力，制动电阻控制能力是指能够通过制动电阻降低风力发电机组的有功功率的能力。
[0045]
具体地，当从风力发电机组接收到包括整型数值1的反馈数据时，表明该风力发电机组仅具有变桨控制能力，处于第一状态；当从风力发电机组接收到包括整型数值2的反馈数据时，表明该风力发电机组具有变桨控制能力和制动电阻控制能力，处于第二状态；当从风力发电机组接收到包括除了整型数值1和2之外的其他整型数值(例如，0)的反馈数据时，表明该风力发电机组不具有降功率能力，处于第三状态。具体的反映风机功率可控状态的具体整型数值不限于上述数值，另外也可以通过二进制数等来确定风机功率可控制状态。
[0046]
在步骤s130，基于需要风电场降低的有功功率降量和各个风力发电机组的有功功率可降量，确定各个风力发电机组的有功功率降量。
[0047]
另外，根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的方法还可包括使用确定的各个风力发电机组的有功功率降量来降低风电场的有功功率。该步骤可由以下将要描述的场控设备直接执行，也可由每个风力发电机组的主控制器等接收到的功率指令控制相关执行部件执行。
[0048]
需要说明的是，上述步骤的执行顺序不限于s110-s120-s130的顺序，而是可根据需要进行改变。
[0049]
图2示出根据本发明的示例性实施例的基于风机功率可控状态确定各个风力发电机组的有功功率可降量的示意框图。
[0050]
如图2所示，确定各个风力发电机组的有功功率可降量的步骤可包括基于各个风力发电机组的风机功率可控状态确定各个风力发电机组的有功功率可降量。根据本发明的
实施例，仅考虑各个风力发电机组的总的有功功率可降量，而不用区分各个风力发电机组的变桨可降有功功率量和制动电阻可降有功功率量的具体数值大小。
[0051]
具体地，确定各个风力发电机组的有功功率可降量的步骤可包括：响应于风力电机机组的风机功率可控状态为第一状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为该风力发电机组的变桨可降有功功率量(即，该风力发电机组的总的有功功率可降量为总的变桨可降有功功率量)，并且变桨可降有功功率量为通过将实测功率与功率下限(例如，调频功率下限)作差计算的第一功率量pd1，并且确定风机功率可控状态为第一状态的所有风力发电机组的第一数量n1及第一总可降功率量p1(p1＝pd1
×
n1)。
[0052]
风力发电机组的功率下限可理解为如果功率低于该下限值，则该风力发电机组将会停机。例如，风力发电机组的最低限功率值可为该风力发电机组的额定功率值的10％。风力发电机组的实测功率可理解为风力发电机组的当前实际功率。
[0053]
确定各个风力发电机组的有功功率可降量的步骤还可包括：响应于风力发电机组的风机功率可控状态为第二状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量与所述变桨可降有功功率量的总和，并且所述总和为通过将实测功率与功率下限作差计算的第二功率量pd2，并且确定风机功率可控状态为第二状态的所有风力发电机组的第二数量n2及第二总可降功率量p2(p2＝pd2
×
n2)。
[0054]
类似地，确定各个风力发电机组的有功功率可降量的步骤还可包括：响应于风力发电机组的风机功率可控状态为第三状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为零。另外，还可以确定所有风力发电机组的可降功率pt。
[0055]
作为示例，还可以预先确定降低风电场的有功功率的控制模式，控制模式为快速降功率模式和普通变桨降功率模式。
[0056]
例如，可基于并网点检测的并网点频率确定控制模式为快速降功率模式还是普通变桨降功率模式。下面以一次调频工况为例进行说明。
[0057]
图3示出根据本发明的示例性实施例的一次调频过程中基于并网点的检测频率的下垂控制方式的曲线图。
[0058]
具体如图3所示，当并网点的检测频率满足fd-≤f≤fd 时，风力发电机组接收有功功率指令，不参与系统调频。
[0059]
当并网点的检测频率满足f3＜f＜fd-或者fd ＜f＜f1时，风电场可采用普通变桨降功率模式。
[0060]
当并网点的检测频率满足f1≤f≤f2时，电网处于严重过频状态，风电场可采用快速降功率模式。
[0061]
当并网点的检测频率f＞f2或者f＜f3时，有功功率保持当前状态不变，频率进一步变化会触发风力发电机组停机。
[0062]
以上对并网点频率的检测步骤和降功率模式的确定步骤是针对风力发电机组参与一次调频时的优选步骤，在其他工况情况下，上述步骤可被省略。下面将对根据本发明的实施例的具体功率分配方式进行详细说明。
[0063]
如果每个风力发电机组的有功功率可降量均大于等于需要风电场降低的有功功率降量p的平均值(p/(n1 n2))，则可以将该平均值分配给每个风力发电机组，也可以优先用尽有功功率可降量较小的风力发电机组。如果存在有功功率可降量小于需要风电场降低
的有功功率降量p的平均值的情况，则可以优先用尽有功功率可降量较小的风力发电机组的有功功率可降量。
[0064]
作为示例，可基于具体的降功率模式以及有功功率降量的大小来分配功率。
[0065]
可选地，当控制模式为快速降功率模式且需要风电场降低的有功功率降量小于第二总可降功率量p2时，可以使具有第二状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，并且优先用尽第二功率量pd2较小的风力发电机组的有功功率可降量。因此，根据本发明的实施例的降低风电场的有功功率的方法不需要考虑具有第二状态的风力发电机组中的变桨可降有功功率量以及制动电阻可降有功功率量的具体占比以及具体数值，功率分配更加简化，需要的接口的数量大大降低。
[0066]
另外，在上述情况下，向具有第二状态的每个风力发电机组下发第一预定降低速率信号(例如，当该风力发电机组接收到该第一预定降低速率信号时，指示该风力发电机组以20％pn/s的速率降低功率)。
[0067]
当控制模式为快速降功率模式且需要风电场降低的有功功率降量大于第二总可降功率量p2时，可以使具有第二状态和第一状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，并且在用尽具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量之后优先使用第一功率量pd1较小的风力发电机组的变桨可降有功功率量。另外，在这种情况下，可以向具有第二状态的每个风力发电机组下发第一预定降低速率信号，并向具有第一状态的每个风力发电机组下发第二预定降低速率信号(例如，指示该风力发电机组以50kw/s的速率降低功率)。
[0068]
当控制模式为普通变桨降功率模式时，可以使具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，优先用尽具有较小的有功功率可降量的风力发电机组的有功功率可降量。另外，在这种情况下，向具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组下发第二预定降低速率信号。下面将对优先使用特定风力发电机组的方式进行详细描述。
[0069]
确定各个风力发电机组的有功功率降量的步骤还可包括：确定参与降低风电场的有功功率的风力发电机组，以及确定参与降低风电场的有功功率的风力发电机组的有功功率降量。
[0070]
确定参与降低风电场的有功功率的风力发电机组的有功功率降量的步骤可包括对风力发电机组的有功功率可降量进行排序的步骤。
[0071]
例如，确定参与降低风电场的有功功率的风力发电机组的有功功率降量的步骤可包括以下步骤中的至少一个：
[0072]
第一步骤，对具有第一状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功率则用尽的原则确定具有第一状态的所有风力发电机组的有功功率可降量。
[0073]
第二步骤，对具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功率则用尽的原则确定具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量。
[0074]
第三步骤，对具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行混合排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功
率则用尽的原则确定具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量。上述第一步骤至第三步骤在执行的过程中不分先后。
[0075]
对风力发电机组的有功功率可降量进行排序以便于优先使用有功功率可降量的风力发电机组的有功功率可降量。
[0076]
表1
[0077]
风力发电机组的编号3#4#5#2#1#可降备用(kw)0350700705850
[0078]
下面以风电场包括五个风力发电机组的情况进行详细说明，五个风力发电机组的有功功率可降量的排序如上表1所示。
[0079]
假设需要风电场降低的有功功率降量p(即，调频需求为800)。可通过多次有功功率降量的平均值计算和分配功率。
[0080]
可进行第一次有功功率降量的平均值的计算及有功功率的分配，例如，首先计算风电场的风力发电机组的有功功率降量的平均值(即，800
÷
5＝160)，比160小的只有3#风力发电机组，故3#风力发电机组释放全部的有功功率可降量，有功功率分配的指令为deltp3＝0(即，下文将要描述的降量确定单元430将该指令分发给风力发电机组)。
[0081]
可继续进行第二次有功功率降量的平均值的计算及有功功率的分配，例如，剩余的调频需求为800-0＝800，剩余有效的风力发电机组为4，计算剩余的风力发电机组的有功功率降量的平均值800
÷
4＝200，没有有功可降量比200小的风力发电机组，故剩余这四台风力发电机组释放200的有功功率可降量，有功功率降量的指令为deltp4＝-200、deltp5＝-200、deltp2＝-200、deltp1＝-200。
[0082]
最终，通过上述方式，满足需要风电场降低的有功功率降量。
[0083]
再者，假设调频需求(需要风电场降低的有功功率降量p)为3000。也可进行多次有功功率降量的平均值的计算及有功功率的分配。
[0084]
第一次计算：计算平均值3000
÷
5＝600，比600小的只有3#和4#风力发电机组，故3#和4#风力发电机组释放全部的有功功率可降量，有功功率降量的指令为deltp3＝0、deltp4＝350。
[0085]
第二次计算：剩余调频需求为3000-0-350＝2650，剩余有效风力发电机组为3，计算平均值2650
÷
3＝883，比883小的只有5#和2#风力发电机组，故这两台风力发电机组释放全部的有功功率可降量，有功功率降量的指令为deltp5＝-700、deltp2＝-705。
[0086]
第三次计算：剩余调频需求为2650-700-705＝1245，剩余有效风力发电机组为1#，且不足以满足调频需求，故这台风力发电机组释放全部有功功率可降量，有功功率降量的指令为deltp1＝-850。
[0087]
根据本发明的示例性实施例还可通过升序的方式进行排序，上述优先使用有功功率可降量较小的风力发电机组的有功功率可降量的功率分配仅仅是示例，本发明的示例性实施例不限于此。
[0088]
本发明充分考虑了风力发电机组降低有功功率的多种方式的优缺点，提出了一种能够快速、灵活、且不影响机组的载荷安全的调节风电场的有功功率的方法。
[0089]
另外，本发明将场控设备和风机端设备相配合，实现风电场的有功功率在短时间内快速降低的方法，既不影响风力发电机组的载荷安全，又能实现风电场功率的快速灵活
控制、或者辅助风电场/区域电网故障处理(如短路、断路器故障等)。下面将对此进行详细描述。
[0090]
图4示出根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的控制设备的框图。
[0091]
根据本发明的示例性实施例的降低风电场的有功功率的控制设备400包括降量获取单元410、可降量确定单元420和降量确定单元430。
[0092]
降量获取单元410、可降量确定单元420和降量确定单元430可以是场控设备，场控设备可以与风电场内的多台风力发电机组配合，共同降低有功功率。例如，可以向风电场内的多台风力发电机组发送功率控制指令，降低风电场的有功功率。
[0093]
降量获取单元410可用于获取需要风电场降低的有功功率降量p。作为示例，降量获取单元410还可用于判断何时触发整个系统开始工作。换言之，降量获取单元410可检测电网调频需求(有功功率降量)的信号，降量获取单元410可确定风电场的有功功率降低的整体目标。
[0094]
可降量确定单元420可根据风电场的各个风力发电机组的风机功率可控状态确定各个风力发电机组的有功功率可降量。
[0095]
具体地，可降量确定单元420可以响应于风力电机机组的风机功率可控状态为第一状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为该风力发电机组的变桨可降有功功率量(即，该风力发电机组的总的有功功率可降量为总的变桨可降有功功率量)，并且变桨可降有功功率量为通过将实测功率与功率下限(例如，调频功率下限)作差计算的第一功率量pd1，并且确定风机功率可控状态为第一状态的所有风力发电机组的第一数量n1及第一总可降功率量p1(p1＝pd1
×
n1)。
[0096]
如上所述，风力发电机组的功率下限可理解为如果功率低于该下限值，则该风力发电机组将会停机。例如，风力发电机组的最低限功率值可为该风力发电机组的额定功率值的10％。风力发电机组的实测功率可理解为风力发电机组的当前实际功率。
[0097]
可降量确定单元420可以响应于风力发电机组的风机功率可控状态为第二状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为该风力发电机组的制动电阻可降有功功率量与所述变桨可降有功功率量的总和，并且所述总和为通过将实测功率与功率下限作差计算的第二功率量pd2，并且确定风机功率可控状态为第二状态的所有风力发电机组的第二数量n2及第二总可降功率量p2(p2＝pd2
×
n2)。
[0098]
可降量确定单元420可以响应于风力发电机组的风机功率可控状态为第三状态，确定风力发电机组的有功功率可降量为零。
[0099]
降量确定单元430可以基于需要风电场降低的有功功率降量p和各个风力发电机组的有功功率可降量(例如，p1和p2等)，确定各个风力发电机组的有功功率降量。
[0100]
降量确定单元430可以将相应的功率分配指令发送到各个风力发电机组。
[0101]
如上所述，风机功率可控状态可包括反映风力发电机组仅具有变桨控制能力的第一状态、反映风力发电机组具有变桨控制能力和制动电阻控制能力两者的第二状态以及反映风力发电机组不具有降功率能力的第三状态。这里不再赘述。
[0102]
降量确定单元430可确定降低风电场的有功功率的控制模式，控制模式可包括快速降功率模式和普通变桨降功率模式。降量确定单元430可以将与确定的快速降功率模式
和普通变桨降功率模式的指令下发到各个风力发电机组。
[0103]
具体地，降量确定单元430可以向风力发电机组下发包括不同的预定降低速率指令的信号。例如，当风力发电机组从降量确定单元430接收指示以20％pn/s的速率降低功率的指令时，说明该风力发电机组以快速降功率模式进行操作)。再者，当风力发电机组从降量确定单元430接收指示以50kw/s的速率降低功率的指令时，说明该风力发电机组以普通变桨降功率模式进行操作)。
[0104]
作为示例，降量确定单元430可基于并网点检测的并网点频率确定降低风电场的有功功率的控制模式为快速降功率模式还是普通变桨降功率模式。并网点的频率可通过另外的电网频率监测/控制单元进行检测。并网点的频率的大小与所采用的降功率模式之间的关系如上所述，这里不再赘述。
[0105]
降量确定单元430可确定参与降低风电场的有功功率的风力发电机组，以及确定参与降低风电场的有功功率的风力发电机组的有功功率降量。
[0106]
降量确定单元430可以当控制模式为快速降功率模式且需要风电场降低的有功功率降量小于第二总可降功率量时，使具有第二状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，并且优先用尽第二功率量较小的风力发电机组的有功功率可降量。
[0107]
降量确定单元430可以向具有第二状态的每个风力发电机组下发第一预定降低速率信号，以指示该风力发电机组以快速降功率模式进行操作。
[0108]
降量确定单元430可以当控制模式为快速降功率模式且需要风电场降低的有功功率降量大于第二总可降功率量时，使具有第二状态和第一状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，并且在用尽具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量之后优先使用第一功率量较小的风力发电机组的变桨可降有功功率量。
[0109]
降量确定单元430可以向具有第二状态的每个风力发电机组下发第一预定降低速率信号，并向具有第一状态的每个风力发电机组下发第二预定降低速率信号。
[0110]
降量确定单元430可以当控制模式为普通变桨降功率模式时，使具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组均参与降低风电场的有功功率，优先用尽具有较小的有功功率可降量的风力发电机组的有功功率可降量，其中，向具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组下发第二预定降低速率信号。
[0111]
场控设备与风力发电机组之间的通讯可采用ethercat、profinet、opc-ua等通讯方式，但通讯周期不应大于50ms，以避免系统延迟造成的不利影响，推荐使用opc-ua通信方式。
[0112]
在风力发电机组中，参与功率控制的部件可包括主控制器、变桨机构以及变流器。主控制器接收场控设备下发的控制命令，执行风力发电机组内部的各相关单元的协调控制，变桨机构与变流器执行动作指令，最终以变流器网侧有功功率的输出作为输出信号。
[0113]
可降量确定单元420对风力发电机组的有功功率可降量进行排序以便于降量确定单元430优先使用有功功率可降量的风力发电机组的有功功率可降量。
[0114]
作为示例，可降量确定单元420可以对具有第一状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功率则用尽的原则确定具有第一状态的所有风力发电机组的有功功率可降量。可降量确定单元420对具
有第一状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序，以在仅使用第一状态的所有风力发电机组的有功功率时便于优先使用有功功率较小的风力发电机组，从而不必再将该风力发电机组纳入后续的有功功率可降量的计算。
[0115]
作为示例，可降量确定单元420可以对具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序并且按照大于平均功率则分配平均功率、小于平均功率则用尽的原则确定具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量。可降量确定单元420对具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行单独排序，以在仅使用第二状态的所有风力发电机组的有功功率时便于优先使用有功功率较小的风力发电机组，从而不必再将该风力发电机组纳入后续的有功功率可降量的计算。
[0116]
作为示例，可降量确定单元420可以对具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量进行混合排序并且按照大于平均功率则分配平均功率小于平均功率则用尽的原则确定具有第一状态的所有风力发电机组和具有第二状态的所有风力发电机组的有功功率可降量。可降量确定单元420对具有第二状态的所有风力发电机组和具有第一状态的所有风力发电机组进行排序，以在使用第一状态和第二状态的所有风力发电机组的有功功率时便于优先使用有功功率较小的风力发电机组，从而不必再将该风力发电机组纳入后续的有功功率可降量的计算。
[0117]
具体的优先使用有功功率可降量的方式如上所述，这里不再赘述。
[0118]
应该理解，根据本发明示例性实施例的降低风电场的有功功率的控制设备所执行的具体处理已经进行了详细描述，这里将不再赘述相关细节。
[0119]
应该理解，根据本发明示例性实施例的降低风电场的有功功率的控制设备中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(fpga)或专用集成电路(asic)来实现各个单元。
[0120]
本发明的示例性实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述示例性实施例所述的调节风电场的有功功率的方法。该计算机可读存储介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。
[0121]
根据本发明的示例性实施例的风电场的控制器包括：处理器(未示出)和存储器(未示出)，其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述示例性实施例所述的降低风电场的有功功率的方法。
[0122]
根据本发明的示例性实施例的降低有功功率的方法及控制设备可以快速降低风电场的有功功率。
[0123]
根据本发明的示例性实施例的降低有功功率的方法及控制设备对风力发电机组的载荷影响最小。
[0124]
根据本发明的示例性实施例的降低有功功率的方法及控制设备可以应用于降低有功功率的场合，每次控制调度的风力发电机组的数量最少。
[0125]
根据本发明的示例性实施例的降低有功功率的方法及控制设备可以有效控制减少对制动电阻的使用次数，保护高低穿的功能，慢速变桨控制和快速制动电阻控制有机无缝衔接，并且具有更好的国内外的兼容性。
[0126]
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改(例如，可以组合不同实施例中的不同技术特征)。