风电集群有功功率的调度方法及装置

摘要

本发明公开了一种风电集群有功功率的调度方法及装置，该方法包括：根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值；根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，确定各个外送断面的状态类型；根据各个风电场的有功功率的预测数据的变化趋势，确定各个风电场的出力类型；对于每个外送断面对应的多个风电场，根据该外送断面的有功功率的出力指令值，以及该外送断面的状态类型，以及各个风电场的出力类型，对各个风电场的有功功率进行调度，本发明实现了风电场的有功功率进行多角度精细化的调度，提高了风电场的有功功率的调度的精确性，具有重要的工程实用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及风电调度运行领域，特别涉及一种风电集群有功功率的调度方法及装置。

背景技术

大规模集中式开发是风力发电的主要形式，风电基地大多远离负荷中心，需要大规模远距离输送。由于风力发电具有间歇性、波动性的特点，需要电网调度对其有功功率进行实时调节，以保证电力系统安全稳定运行。随着风电装机容量的快速增长，现有的基于外送断面约束进行风电场有功功率调度的方式的准确性较低，导致弃风的问题日益突出。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种风电集群有功功率的调度方法，用以提高风电集群有功功率的调度的精确性，该方法包括：

根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值；

根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，确定各个外送断面的状态类型；其中，所述状态类型包括：安全状态、过渡状态和告警状态；

根据各个风电场的有功功率的预测数据的变化趋势，确定各个风电场的出力类型；其中，所述出力类型包括：上爬坡类、下爬坡类、平稳类和震荡类；

对于每个外送断面对应的多个风电场，根据该外送断面的有功功率的出力指令值，以及该外送断面的状态类型，以及各个风电场的出力类型，对各个风电场的有功功率进行调度。

本发明实施例提供一种风电集群有功功率的调度装置，用以用以提高风电集群有功功率的调度的精确性，该装置包括：

出力指令值确定模块，用于根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值；

外送断面状态类型确定模块，用于根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，确定各个外送断面的状态类型；其中，所述状态类型包括：安全状态、过渡状态和告警状态；

风电场出力类型确定模块，用于根据各个风电场的有功功率的预测数据的变化趋势，确定各个风电场的出力类型；其中，所述出力类型包括：上爬坡类、下爬坡类、平稳类和震荡类；

有功功率调度模块，用于对于每个外送断面对应的多个风电场，根据该外送断面的有功功率的出力指令值，以及该外送断面的状态类型，以及各个风电场的出力类型，对各个风电场的有功功率进行调度。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述风电集群有功功率的调度方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述风电集群有功功率的调度方法的计算机程序。

本发明实施例通过：根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值，能够充分利用电网有功功率的消纳空间；根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，确定各个外送断面的状态类型；根据各个风电场的有功功率的预测数据的变化趋势，确定各个风电场的出力类型；对于每个外送断面对应的多个风电场，根据该外送断面的有功功率的出力指令值，以及该外送断面的状态类型，以及各个风电场的出力类型，对各个风电场的有功功率进行调度，进而可以基于外送断面的多种状态类型，以及风电场的多种出力类型，对风电场的有功功率进行多角度精细化的调度，提高了风电场的有功功率的调度的精确性，能够减少弃风，有效提升风电消纳能力，具有重要的工程实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中风电集群有功功率的调度方法流程的示意图；

图2为图1中步骤102的具体流程的示意图；

图3为本发明实施例中风电场的出力类型划分的示意图；

图4为图1中步骤104的具体流程的示意图；

图5为图1中步骤104的另一具体流程的示意图；

图6为本发明实施例中风电集群有功功率的调度装置结构的示意图；

图7为本发明实施例中风电集群有功功率的调度装置另一结构的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了解决现有的基于外送断面约束进行风电场有功功率调度的方式的准确性较低，导致弃风的问题日益突出的技术问题，本发明实施例提供一种风电集群有功功率的调度方法，用以提高风电集群有功功率的调度的精确性，图1为本发明实施例中风电集群有功功率的调度方法流程的示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤101：根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值；

步骤102：根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，确定各个外送断面的状态类型；其中，所述状态类型包括：安全状态、过渡状态和告警状态；

步骤103：根据各个风电场的有功功率的预测数据的变化趋势，确定各个风电场的出力类型；其中，所述出力类型包括：上爬坡类、下爬坡类、平稳类和震荡类；

步骤104：对于每个外送断面对应的多个风电场，根据该外送断面的有功功率的出力指令值，以及该外送断面的状态类型，以及各个风电场的出力类型，对各个风电场的有功功率进行调度。

如图1所示，本发明实施例通过：根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值，能够充分利用电网有功功率的消纳空间；根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，确定各个外送断面的状态类型；根据各个风电场的有功功率的预测数据的变化趋势，确定各个风电场的出力类型；对于每个外送断面对应的多个风电场，根据该外送断面的有功功率的出力指令值，以及该外送断面的状态类型，以及各个风电场的出力类型，对各个风电场的有功功率进行调度，进而可以基于外送断面的多种状态类型，以及风电场的多种出力类型，对风电场的有功功率进行多角度精细化的调度，提高了风电场的有功功率的调度的精确性，能够减少弃风，有效提升风电消纳能力，具有重要的工程实用价值。

在一个实施例中，步骤101中，根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值，可以包括：

根据风电集群的外送断面之间的层级关系，按照由上层至下层的顺序，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值。

在一个实施例中，步骤101中，根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值之后还可以包括：

根据风电集群的外送断面之间的层级关系，按照由下层至上层的顺序，逐层获取各个外送断面的实时有功功率；

在任一外送断面的实时有功功率小于该外送断面的有功功率的出力指令值时，根据该外送断面的实时有功功率与有功功率的出力指令值之差，下调该外送断面的有功功率的出力指令值，上调该外送断面的上层外送断面的有功功率的出力指令值。

具体实施时，风电集群的多级外送断面嵌套时，现有的“统分统调”方法不能充分利用外送断面消纳空间，为了解决上述问题，本发明实施例的步骤101中，可以按照外送断面间的嵌套关系、层级关系，按照由上层至下层的顺序，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值，同时，还可以按照由下层至上层的顺序，逐层反馈各个外送断面的实时有功功率，将下级外送断面未利用的发电空间及时转移给上级外送断面，例如：在任一外送断面的实时有功功率小于该外送断面的有功功率的出力指令值时，根据该外送断面的实时有功功率与有功功率的出力指令值之差，下调该外送断面的有功功率的出力指令值，上调该外送断面的上层外送断面的有功功率的出力指令值，这样可以充分利用外送断面消纳空间，提升风电消纳水平。

图2为图1中步骤102的具体流程的示意图，如图2所示，在一个实施例中，步骤102中，根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，确定各个外送断面的状态类型，可以包括：

步骤201：在外送断面的实时有功功率小于或等于有功功率的安全阈值时，确定外送断面的状态类型为安全状态；

步骤202：在外送断面的实时有功功率大于有功功率的安全阈值，且小于有功功率的告警阈值时，确定外送断面的状态类型为过渡状态；

步骤203：在外送断面的实时有功功率大于或等于有功功率的告警阈值时，确定外送断面的状态类型为告警状态。

具体实施时，在外送断面的有功功率接近外送断面的安全极限阈值(即最大允许值)时，风电场有功功率存在频繁往复调节现象。为避免风电场有功功率的频繁调节，本发明实施例的步骤102中，根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，将外送断面的状态类型划分为三种，表1为外送断面状态类型划分表：

表1外送断面状态类型划分表

表1中，P为外送断面的实时有功功率，P

图3为本发明实施例中风电场的出力类型划分的示意图，如图3所示，由于风力发电具有随机、波动性，按照传统的“统分统调”方法不能够充分利用外送断面的消纳空间，为了进一步利用外送断面消纳空间实现风电精益化调度，本发明实施例的步骤103中，可以根据风电场超短期功率预测数据的变化趋势，将风电场的出力类型划分为上爬坡类、下爬坡类、平稳类和震荡类，风电场的出力类型的划分的目的是为了反映风力发电的随机和波动性，实现风力发电功率的动态划分，是后续进行风电场有功功率的多角度精细化的调度的基础。

图4为图1中步骤104的具体流程的示意图，如图4所示，在一个实施例中，步骤104可以包括：

步骤401：当外送断面的状态类型为安全状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，上调各个风电场的有功功率；

步骤402：当外送断面的状态类型为告警状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，下调各个风电场的有功功率。

图5为图1中步骤104的另一具体流程的示意图，如图5所示，在一个实施例中，步骤104可以包括：

步骤501：当外送断面的状态类型由安全状态变为过渡状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，上调出力类型为上爬坡类的风电场的有功功率，不调整出力类型为下爬坡类、平稳类和震荡类的风电场的有功功率；

步骤502：当外送断面的状态类型由告警状态变为过渡状态时，不调整各个风电场的有功功率。

在一个实施例中，步骤104中，当外送断面的状态类型由安全状态变为过渡状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，上调出力类型为上爬坡类的风电场的有功功率，可以包括：

当外送断面的状态类型由安全状态变为过渡状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，以及下爬坡类的风电场释放的有功功率的出力裕度值，上调出力类型为上爬坡类的风电场的有功功率。

具体实施时，步骤104中，对于每个外送断面对应的多个风电场，根据该外送断面的有功功率的出力指令值，以及该外送断面的状态类型，以及各个风电场的出力类型，可以对不同状态类型、不同出力类型的风电场的制定不同的有功功率调度策略，具体的，当外送断面的状态类型为正常状态时，所有风电场群的有功功率按装机容量的比例上调；当外送断面的状态类型由安全状态变为过渡状态时，下爬坡类、平稳类和震荡类的风电场的有功功率维持当前有功功率不变，上爬坡类风电场的有功功率的按照装机容量比例上调有功功率功率，并实时将下爬坡类的风电场释放的有功功率的出力裕度值转移至上爬坡类的风电场；当外送断面的状态类型由告警状态变为过渡状态时，不调整各个风电场的有功功率；当外送断面的状态类型为告警状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，下调各个风电场的有功功率，这样基于外送断面的多种状态类型，以及风电场的多种出力类型，实现了风电场的有功功率的多角度精细化调度，提高了风电场的有功功率的调度的精确性。

在一个实施例中，该方法还可以包括：

对各个外送断面的实时有功功率进行实时校验；

在任一外送断面的实时有功功率大于或等于该外送断面的有功功率的最大允许值时，下调该外送断面对应的各个风电场的有功功率。

具体实施时，由于风力发电具有波动性，突然来风时个别场站存在短时超有功指令发电现象，即存在外送断面的有功功率大于外送断面的安全极限阈值(即最大允许值)的情况，为避免上述问题，本发明实施例中提供了控制周期内外送断面安全校核和越限强制触发方法包括：在指令周期内，按照下述公式实时校验各个外送断面的实时有功功率是否越安全极限阈值：

P

在任一外送断面的实时有功功率大于或等于该外送断面的有功功率的安全极限阈值时，强制触发重新计算所有风电场的有功指令值，并根据越限情况将风电场的有功功率强制下调，确保断面外送有功功率在安全极限阈值的范围内。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种风电集群有功功率的调度装置，如下面的实施例。由于风电集群有功功率的调度装置解决问题的原理与风电集群有功功率的调度方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本发明实施例提供一种风电集群有功功率的调度装置，用以提高风电集群有功功率的调度的精确性，图6为本发明实施例中风电集群有功功率的调度装置结构的示意图，如图6所示，该装置包括：

出力指令值确定模块01，用于根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值；

外送断面状态类型确定模块02，用于根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，确定各个外送断面的状态类型；其中，所述状态类型包括：安全状态、过渡状态和告警状态；

风电场出力类型确定模块03，用于根据各个风电场的有功功率的预测数据的变化趋势，确定各个风电场的出力类型；其中，所述出力类型包括：上爬坡类、下爬坡类、平稳类和震荡类；

有功功率调度模块04，用于对于每个外送断面对应的多个风电场，根据该外送断面的有功功率的出力指令值，以及该外送断面的状态类型，以及各个风电场的出力类型，对各个风电场的有功功率进行调度。

在一个实施例中，出力指令值确定模块01，具体用于：

根据风电集群的外送断面之间的层级关系，按照由上层至下层的顺序，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值。

在一个实施例中，外送断面状态类型确定模块02具体用于：

在外送断面的实时有功功率小于或等于有功功率的安全阈值时，确定外送断面的状态类型为安全状态；

在外送断面的实时有功功率大于有功功率的安全阈值，且小于有功功率的告警阈值时，确定外送断面的状态类型为过渡状态；

在外送断面的实时有功功率大于或等于有功功率的告警阈值时，确定外送断面的状态类型为告警状态。

在一个实施例中，有功功率调度模块04具体用于：

当外送断面的状态类型为安全状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，上调各个风电场的有功功率；

当外送断面的状态类型为告警状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，下调各个风电场的有功功率。

在一个实施例中，有功功率调度模块04具体用于：

当外送断面的状态类型由安全状态变为过渡状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，上调出力类型为上爬坡类的风电场的有功功率，不调整出力类型为下爬坡类、平稳类和震荡类的风电场的有功功率；

当外送断面的状态类型由告警状态变为过渡状态时，不调整各个风电场的有功功率。

在一个实施例中，有功功率调度模块04进一步用于：

当外送断面的状态类型由安全状态变为过渡状态时，根据外送断面的有功功率的出力指令值，以及下爬坡类的风电场释放的有功功率的出力裕度值，上调出力类型为上爬坡类的风电场的有功功率。

图7为本发明实施例中风电集群有功功率的调度装置另一结构的示意图，如图7所示，在一个实施例中，该装置还包括：出力指令值调整模块05，用于：

根据风电集群的外送断面之间的层级关系，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值之后：

根据风电集群的外送断面之间的层级关系，按照由下层至上层的顺序，逐层获取各个外送断面的实时有功功率；

在任一外送断面的实时有功功率小于该外送断面的有功功率的出力指令值时，根据该外送断面的实时有功功率与有功功率的出力指令值之差，下调该外送断面的有功功率的出力指令值，上调该外送断面的上层外送断面的有功功率的出力指令值。

如图7所示，在一个实施例中，该装置还包括，校验模块06，用于：

对各个外送断面的实时有功功率进行实时校验；

在任一外送断面的实时有功功率大于或等于该外送断面的有功功率的最大允许值时，下调该外送断面对应的各个风电场的有功功率。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述风电集群有功功率的调度方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述风电集群有功功率的调度方法的计算机程序。

综上所述，本发明实施例提供的风电集群有功功率的调度方法和装置具有如下优点：

(1)根据风电集群的外送断面之间的层级关系，按照由上层至下层的顺序，逐层确定各个外送断面的有功功率的出力指令值，同时，按照由下层至上层的顺序，逐层反馈各个外送断面的实时有功功率，将下级外送断面未利用的发电空间及时转移给上级外送断面，能够充分利用电网有功功率的消纳空间，提升了风电消纳水平；

(2)根据各个外送断面的实时有功功率，以及各个外送断面的有功功率的安全阈值和告警阈值，确定各个外送断面的状态类型；根据各个风电场的有功功率的预测数据的变化趋势，确定各个风电场的出力类型；对于每个外送断面对应的多个风电场，根据该外送断面的有功功率的出力指令值，以及该外送断面的状态类型，以及各个风电场的出力类型，对各个风电场的有功功率进行调度，进而可以基于外送断面的多种状态类型，以及风电场的多种出力类型，对风电场的有功功率进行多角度精细化的调度，提高了风电场的有功功率的调度的精确性，能够减少弃风，有效提升风电消纳能力，具有重要的工程实用价值；

(3)当外送断面的状态类型由安全状态变为过渡状态，按照安全状态的调度策略进行风电场的有功功率调度；当外送断面的状态类型由告警状态变为过渡状态时，不调整各个风电场的有功功率，实现了对过渡状态的外送断面的有功功率的优化调度，能够有效避免风电场有功功率的频繁往复调节，提升了风电运行的经济性；

(4)通过实时校验各个外送断面的实时有功功率是否越安全极限阈值，并根据越限情况将风电场的有功功率强制下调，确保了断面外送有功功率在安全极限阈值的范围内，提升了电网安全运行水平。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。