基于机组状态评估的风电场有功分配及一次调频研究

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随着风电大规模并入电网,电力系统一次调频容量相对下降,电网频率稳定性受到严重威胁。早期风电机组按照最大功率曲线运行,不具备功率调节及一次调频能力,新型电力系统对风电场功率调节及一次调频有明确规定。受风电自身运行条件影响,风电场内机组状态、出力情况存在较大差异,传统的平均功率分配必然引起风电机组动作频繁以及风电场目标功率无法精确响应。因此,本文在对风电场机组运行状态评估的基础上,对风电场一次调频有功功率优化分配策略进行研究。论文首先对机组采用基于改变功率跟踪曲线的有功减载控制方法,为风电场留出有功调节及一次调频备用容量,并简要分析了风电机组一次调频常用的实现方法及工作原理。其次,以风电场实际运行数据为基础,选取了反映风电机组性能的6个评估指标,结合熵值综合法对风机健康状态进行评估、分组:考虑到一次调频能力及出力可靠性,采用机组预测值、给定值和实发值等参数,建立机组出力能力、任务信任度评估模型,给出出力能力及任务信任度判别标准,进而就机组出力能力及任务信任度对机组进行分组,综合三项评估结果得出一次调频机组、调功机组、以及基荷机组,并就机组健康状态评分大小利用冒泡排序法对各机组出力优先级进行排序。然后,在电网调度下达有功指令的情况下,调功机组以优先级排序逆序方式依次承担有功指令,从而保证优先级靠前的机组具备一次调频备用容量。最后,在电网频率变化时,根据下垂系数与频率变化值得出有功功率增量,通过风电场能量管理平台优先下达给一次调频机组,调频机组以优先级排序正序方式依次承担调频有功指令。根据给定功率值及一次调频功率调节值,采用风电场机组状态评估数据及流程进行编程计算,得出了有功调节及一次调频调节启停次数、风电场功率变化过程响应曲线。结果表明:本文提出的一次调频控制策略能够充分考虑场内各台机组的运行状态,与传统平均分配策略相比,参与调节机组数量及机组调节动作次数明显下降,功率误差显著减小,能够有效减少机组机械磨损、降低风电场故障率,提高风电场出力可靠性及指令跟随精准度,为推进“友好型”风电场的发展奠定了良好的基础。
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