本發(fā)明屬于風(fēng)電場(chǎng)有功分配領(lǐng)域，特別是一種考慮風(fēng)速波動(dòng)與預(yù)測(cè)誤差的風(fēng)電場(chǎng)雙層有功分配控制方法。
背景技術(shù)：
：?jiǎn)螌拥娘L(fēng)電場(chǎng)全局優(yōu)化有功分配策略是以調(diào)度周期內(nèi)的風(fēng)速預(yù)測(cè)信息和電網(wǎng)調(diào)度中心下達(dá)的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃為基礎(chǔ)，綜合考慮機(jī)組的預(yù)測(cè)信息、運(yùn)行狀態(tài)和控制特性等因素，通過(guò)優(yōu)化算法計(jì)算出調(diào)度周期內(nèi)場(chǎng)內(nèi)各風(fēng)機(jī)的有功出力指令。但是風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速預(yù)測(cè)系統(tǒng)在對(duì)風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，通常用平均值風(fēng)速值對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便于對(duì)風(fēng)能進(jìn)行估計(jì)，風(fēng)速的隨機(jī)變化性與不可預(yù)測(cè)性使得風(fēng)速預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)存在一定誤差，在湍流風(fēng)況下，即使在很短的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)速的變化也會(huì)很劇烈，而風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速變化劇烈的風(fēng)況下存在有功出力不足的情況，從而影響有功分配系統(tǒng)調(diào)度決策的準(zhǔn)確性與可行性，因此單純依靠全局優(yōu)化分配策略所制定風(fēng)電機(jī)組的有功調(diào)度指令在風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)并不能獲得理想的控制效果?；谏鲜銮闆r，目前迫切需要一種新的風(fēng)電場(chǎng)有功分配控制方法，能夠考慮風(fēng)速波動(dòng)與預(yù)測(cè)誤差對(duì)風(fēng)電場(chǎng)控制性能的影響，減小在線調(diào)度計(jì)劃外的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電誤差。但是現(xiàn)有技術(shù)中尚無(wú)相關(guān)描述。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種考慮風(fēng)速波動(dòng)與預(yù)測(cè)誤差的風(fēng)電場(chǎng)雙層有功分配控制方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種考慮風(fēng)速波動(dòng)與預(yù)測(cè)誤差的風(fēng)電場(chǎng)雙層有功分配控制方法，包括以下步驟：步驟1、初始化風(fēng)電場(chǎng)的有功輸出計(jì)劃值預(yù)測(cè)風(fēng)速以及仿真時(shí)間tsim；步驟2、根據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)速信息確定各風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)風(fēng)功率上限步驟3、通過(guò)全局優(yōu)化分配策略，計(jì)算得到各風(fēng)電機(jī)組的初始有功出力指令步驟4、測(cè)量各風(fēng)電機(jī)組實(shí)際出力值和pcc點(diǎn)處風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際出力值步驟5、計(jì)算各風(fēng)電機(jī)組參與風(fēng)電場(chǎng)功率調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)系數(shù)kmi和風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際出力值與電網(wǎng)調(diào)度指令的偏差值δpwf；步驟6、計(jì)算各風(fēng)電機(jī)組有功功率的實(shí)時(shí)修正量步驟7、計(jì)算修正后的機(jī)組有功指令步驟8、判斷仿真時(shí)間t是否小于tsim，若t＜tsim，進(jìn)入步驟4；否則，結(jié)束運(yùn)行。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：本發(fā)明對(duì)風(fēng)速波動(dòng)與預(yù)測(cè)誤差的考慮更為完善，優(yōu)化了風(fēng)電場(chǎng)有功分配控制方法，能夠更準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)調(diào)度下達(dá)的發(fā)電計(jì)劃。從而，相對(duì)于單層的風(fēng)電場(chǎng)全局優(yōu)化有功分配策略，對(duì)控制系統(tǒng)運(yùn)行的魯棒性進(jìn)一步的增強(qiáng)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的考慮風(fēng)速波動(dòng)與預(yù)測(cè)誤差的風(fēng)電場(chǎng)雙層有功分配控制方法流程圖。圖2為本發(fā)明的有無(wú)修正控制策略下的風(fēng)電場(chǎng)有功輸出波形圖。具體實(shí)施方式結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種考慮風(fēng)速波動(dòng)與預(yù)測(cè)誤差的風(fēng)電場(chǎng)雙層有功分配控制方法，包括以下步驟：步驟1、對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的有功輸出計(jì)劃值預(yù)測(cè)風(fēng)速以及仿真時(shí)間tsim進(jìn)行初始化；步驟2、根據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)速信息確定各風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)風(fēng)功率上限各風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)風(fēng)功率上限的計(jì)算公式為：式中，ρ為空氣密度，r為風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪半徑，cpmax為最佳葉尖速對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)風(fēng)能捕獲系數(shù)的最大值，θ0為初始槳矩角值，ωn為額定轉(zhuǎn)速，cp(θ0,ωn)為恒轉(zhuǎn)速控制下的風(fēng)機(jī)風(fēng)能捕獲系數(shù)，pn為額定功率，為風(fēng)速預(yù)測(cè)信息，vin為切入風(fēng)速，vcon_ω為恒轉(zhuǎn)速風(fēng)速，vn為額定風(fēng)速，vout為切出風(fēng)速。步驟3、通過(guò)全局優(yōu)化分配方法，確定各風(fēng)電機(jī)組的初始有功出力指令各風(fēng)電機(jī)組的初始有功出力指令的計(jì)算公式為：式中，k1、k2、k3分別為3個(gè)子目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；t為納入優(yōu)化考慮范圍內(nèi)的調(diào)度周期個(gè)數(shù)，n為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)個(gè)數(shù)；為電網(wǎng)在第j個(gè)周期下達(dá)給風(fēng)電場(chǎng)的有功輸出計(jì)劃值；為機(jī)組i在第j個(gè)周期時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，“1”表示運(yùn)行狀態(tài)，“0”表示停機(jī)狀態(tài)；表示機(jī)組i在第j個(gè)周期時(shí)接收到的有功出力指令；分別為機(jī)組i在第j個(gè)周期時(shí)輸出功率上下限；δpwti為風(fēng)電機(jī)組功率指令變化上限值。步驟4、測(cè)量各風(fēng)電機(jī)組實(shí)際出力值和pcc點(diǎn)處風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際出力值步驟5、確定各風(fēng)電機(jī)組參與風(fēng)電場(chǎng)功率調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)系數(shù)kmi和風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際出力值與電網(wǎng)調(diào)度指令的偏差值δpwf；各風(fēng)電機(jī)組參與風(fēng)電場(chǎng)功率調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)系數(shù)kmi和風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際出力值與電網(wǎng)調(diào)度指令的偏差值δpwf的計(jì)算公式分別為：步驟6、確定各風(fēng)電機(jī)組有功功率的實(shí)時(shí)修正量各風(fēng)電機(jī)組的有功功率的實(shí)時(shí)修正量的確定公式為：步驟7、確定修正后的機(jī)組有功指令步驟8、判斷仿真時(shí)間t是否小于tsim，若t＜tsim，進(jìn)入步驟4；否則，結(jié)束運(yùn)行。本發(fā)明對(duì)風(fēng)速波動(dòng)與預(yù)測(cè)誤差的考慮更為完善，優(yōu)化了風(fēng)電場(chǎng)有功分配控制方法，能夠更準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)調(diào)度下達(dá)的發(fā)電計(jì)劃。從而，相對(duì)于單層的風(fēng)電場(chǎng)全局優(yōu)化有功分配策略，對(duì)控制系統(tǒng)運(yùn)行的魯棒性進(jìn)一步的增強(qiáng)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述：實(shí)施例采用一個(gè)由5臺(tái)配置信息相同的2mw風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)作為研究對(duì)象，具體參數(shù)如表1所示。表1.2mw直驅(qū)永磁同步風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)參數(shù)與機(jī)械參數(shù)風(fēng)電場(chǎng)各風(fēng)電機(jī)組的初始啟停狀態(tài)、預(yù)測(cè)風(fēng)速信息和電網(wǎng)下達(dá)給風(fēng)電場(chǎng)的目標(biāo)功率值分別如表2、3所示。表2.風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各機(jī)組初始啟停狀態(tài)與預(yù)測(cè)風(fēng)速信息表3.風(fēng)電場(chǎng)目標(biāo)功率指令首先，在matlab/simulink中搭建風(fēng)電場(chǎng)有功控制系統(tǒng)模型，調(diào)度周期定為10min，即仿真時(shí)間tsim＝60min。風(fēng)電機(jī)組的功率下限按其額定值的15％進(jìn)行整定，機(jī)組功率指令變化速率限制為50kw/s，根據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)速信息計(jì)算得到各風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)風(fēng)功率上限如下表4所示。表4.各風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)風(fēng)功率上限機(jī)組周期t1t2t3t4t5t61807.2755.7659.4730.8614.4917.221100.1571.6636.6530.8888.8888.83550.91305.9917.2473.31132.8730.84636.6636.6917.2473.31132.8730.85833.8682.6437.31068.1614.4636.6然后，根據(jù)3個(gè)子目標(biāo)的重要性程度對(duì)其進(jìn)行排序，考慮其量級(jí)不同，設(shè)置3個(gè)權(quán)重系數(shù)分別為：k1＝1000,k2＝10,k3＝1。通過(guò)全局優(yōu)化分配策略，計(jì)算得到初始有功出力指令如表5所示。表5.采用全局優(yōu)化分配策略的有功分配方案機(jī)組周期t1t2t3t4t5t61300400400400378.8314.82306.4306.4406.4406.4406.6406.43378.8378.8378.8378.8378.8378.84378.8378.8378.8378.83003005336336336336336300總計(jì)/kw170018001900190018001700在上層采用全局優(yōu)化分配策略的基礎(chǔ)上，增設(shè)下層實(shí)時(shí)修正控制，通過(guò)仿真獲得有無(wú)修正控制策略下的風(fēng)電場(chǎng)有功輸出波形圖，如圖2所示。從圖中可以看出，在相同風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃下，帶有實(shí)時(shí)修正控制的風(fēng)電場(chǎng)有功輸出能夠有效跟蹤電網(wǎng)給定的風(fēng)電場(chǎng)有功出力曲線，而沒(méi)有實(shí)時(shí)修正控制的風(fēng)電場(chǎng)有功輸出波形有劇烈抖動(dòng)，發(fā)電誤差較大。采用均方根誤差rmse作為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)有無(wú)實(shí)時(shí)修正控制的風(fēng)電場(chǎng)有功分配策略進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算公式為：式中，n為采樣點(diǎn)數(shù)。計(jì)算結(jié)果如表6所示。表6.有無(wú)實(shí)時(shí)修正控制的風(fēng)電場(chǎng)有功分配策略的均方根誤差比較有無(wú)實(shí)時(shí)修正控制策略rmse有0.2％無(wú)5.2％從rmse的計(jì)算結(jié)果可以看出，附加實(shí)時(shí)修正控制策略的風(fēng)電場(chǎng)有功控制系統(tǒng)可以有效減少風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電誤差，提高風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的穩(wěn)定性。由上述實(shí)施例，可以驗(yàn)證本發(fā)明完善了風(fēng)電場(chǎng)有功分配策略，減小了風(fēng)速隨機(jī)波動(dòng)性與預(yù)測(cè)誤差的影響，面對(duì)風(fēng)速劇烈變化的風(fēng)況時(shí)具有更好的適應(yīng)性，進(jìn)一步提高了有功分配控制系統(tǒng)的魯棒性。當(dāng)前第1頁(yè)12