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风电集群有功功率控制及其策略李殿东发表时间：2018-12-29T16:01:13.313Z来源：《建筑学研究前沿》2018年第28期作者：李殿东[导读]风能的随机性和间歇性决定了风电场有功功率输出的不稳定性随着风电规模的不断扩大风电穿透率的逐渐增加。华北油田华港燃气公司廊坊天成天然气销售有限公司河北廊坊065002摘要：由于风电的随机性、波动性和抗峰值调节特性风电并入电网对电力系统稳定和安全造成一定的影响因此有必要对风电场的有功功率输出进行控制减少风电波动提高输出功率平稳性。本文综述了风力发电有功功率控制的研究现状总结了不同控制方法的控制特点和缺点并展望了研究方向。关键词：风电；有功功率；控制措施前言风能的随机性和间歇性决定了风电场有功功率输出的不稳定性随着风电规模的不断扩大风电穿透率的逐渐增加大容量风电接入给电力系统调度和安全稳定运行带来了很多新的挑战。为了应对大容量风电接入的相关影响欧盟国家的电网运行管理机构根据各自国家的风电设备技术水平、风电装机容量和电网的强壮程度等因素制定了各自的风电场接入电网的管理规程这些规程中都明确要求风电场应具备有功调节能力并对有功调节变化率做出了明确的规定。国际上趋于通过技术进步和制定强制性标准使风电达到或接近常规电源性能。1风电有功控制功能1.1系统整体架构风电有功控制系统基于D5000平台运行于调度中心站是大型集群风电智能控制系统的核心组成部分。整个大型集群风电智能控制系统共包括两层结构：调度中心站、有功控制执行站（新能源电站）。调度中心站主要实现对整个系统实时监控实现智能协调控制策略、实时控制指令的计算和下发、新能源电站加出力申请的自动批复、运行方式和控制模式的切换等主要功能。调度员可通过中心站控制终端实时监控各新能源电站实时控制指令数据、出力、电量完成情况、指令执行情况、预测精度、超发增发等各关键场站、送出通道关键断面和新能源上网主变潮流、裕度等数据及各新能源电站装置的运行情况、申请模式、动作报告等内容。新能源电站装设有功功率控制装置实时监测各电站的出力并根据中心站自动分配给各电场实时控制指令控制新能源电站出力实现新能源电站出力最大化、最优化、切机组最小化控制并实现超发告警及超发切机功能。通过以太网与新能源电站集控系统通信接收集控系统传送的实时预测的最大发电能力发送给集控系统允许发电控制指令值、总发电量、超发告警信息以实现闭环控制。本系统主要根据全网新能源消纳空间、输电断面实时裕度、新能源电站的实时出力及发电能力优化分配新能源电站的有功发电计划在确保电网安全稳定的前提下最大限度提高电网对新能源发电的接纳能力实现对新能源的充分利用。2系统功能特色充分利用新能源发电能力和电网的接纳能力在不违反电网安全约束的前提下保证新能源电站出力最大化。分配策略体现公平、公正原则根据新能源发电能力和开机容量来分配每个电站的实时计划从而保证每个新能源电站实时计划的公平性。信息相互开放充分公开所有新能源电站出力、计划等信息彼此可见。3风电集群有功功率控制措施3.1基于风电机组状态分类的功率控制随着区域电网的风电穿透率不断升高需要研究新型的场站级有功功率控制策略包括风电场的有功功率控制模式以及分配算法。对于新型的控制策略近年来国内外学者进行了比较深入的研究。基于风电机组的状态分类考虑到部分机群停运将风电场内的风电机组根据各自的运行状态按照相应的分类标准将运行状态相似的风电机组分成一类从而对其进行集中控制。在这种控制策略中风电机组的分类标准不一功率控制的效果也有所差异。在基于风电机组状态分类的场站级有功功率控制策略中以下一功率控制周期内各风电机组的预测功率以及运行状态为分类标准按不同类型机组升降功率的能力不同进行控制。基于优先顺序法的风电场限出力有功分配控制方法综合考虑了场内风电机组的预测信息、运行状态与控制特性根据控制序列从而给出场内各风电机组限出力分配方法将风电机组分为七类综合考虑基于机组实时风速信息的风电场有功控制策略和基于机组动态分类的风电场有功控制策略将2种控制策略相结合提出基于机组风速信息动态分类的风电场有功控制策略。由于风场内风电机组的频繁启停会给电力系统带来较大冲击针对风力发电机组频繁启停问题根据各个风电机组对风电场降功率贡献的大小程度分为可控机组和不可控机组在此基础上建立了可控机组数量模型及降功率分配模型。基于机组实时风速信息和运行状态动态分类的有功功率控制策略此控制策略考虑了避免机组频繁启停的控制目标并引入最小开停机时间约束条件减小了整个场站的风电机组启停次数。以上的基本思想都是按照机组的运行状态