风电场风电机组优化有功功率控制的研究
计及机组运行工况的风电场有功功率控制策略
ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｂｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｒ ｕ ｎ ｎｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｏ ｐ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗｉ ｎ ｄ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎｅ ，ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｈｅ ｔ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｗｉ ｎｄ
研 究 与 开 发
计 及机 组 运行 工 况 的风 电场 有功 功率 控 制 策 略
刘 双 张建周 柏 嵩
（ 南瑞 集 团国 电南瑞 南京 控制 系统 有 限公 司，南京 ２ １ ０ ０ ６ １ ）
摘 要 为 了减 小 大规模 风 电场 并 网对 电 网稳定 运行 带来 的不利 影 响 ，风 电场发 电功 率 能按要 求进 行调 节 已经 成为 强制 性 要求 。 目前在 风 电场有 功功 率控 制过程 中，往往 忽视 了风 电机组 的具 体 工 况 ，从而 导致机 组 的频 繁起／ 停 。针 对 以上 情况 ，提 出 了一种 计及机 组运行 工况 的风 电场 有功 功 率控 制策 略 。该策 略 首先根 据机 组预 测发 电能力及机 组运行 工况 分别 生成有 功增／ 减裕 度 队列和 开／ 停 机 队 列 ，然后利 用有 功功 率分 配 算法将 功率分 配 给风 电场 中的风 电机 组 。实 际风 电场 的试 验
ｍｉ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖｅ ｒ ｓ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ａ ｂｌ ｅ ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｆ ｇ ｒ ｉ ｄ． Ｆｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｔ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈｉ ｎ ｇ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｒ ｕ ｎｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ ｓ ｔ ｏ ｐ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏｃ ｃ ｕ ｒ ｓ ｄ ｕｅ ｔ ｏ ｉ ｇ ｎｏ ｒ ｉ ｎｇ ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｃ ｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ａ ｃ ｔ ｉ ｖｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ． Ａｎ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ
风电场有功功率和无功功率控制分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
・ ２ ９・
风 电场有功功率 和无功功率控制 分析
于 雪峰
（ 国华（ 齐齐哈 尔） 风 电有限公司， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ６ ） 摘 要： 现 阶段 ， 风 电场 内的风电机组都是遵照 自治发 电的方式运行 ， 为 了保证风 电场有功和无 功功 率输 出的波动 ， 保证 电网 内的平 衡， 电网在运行过程 中必须 留出足够的旋转备用容量。主要 对风电场 有功功率和无功功率控制进行 了分析 。 关键 词 ： 风 电场 ； 有功功率 ； 无功功率 ； 控制分析 风 电技术发展 的核心是风 电机 组整机及 其关键部 件 的设计 制 表 １东北地区各省风 电场有功功率变化现值 单位 ： ＭＷ 造技术 。目前最 常用 的风 电机组包括 以鼠笼感应 电机作为发电机的 火电机组 火电机组 水 电 １ ｍ ｉ ｎ内可用于调整 风电装 风电坜 １ ｍ ｉ ｎ 总的 定速风 电机组 、 以双馈感应电机作为发 电机 的变速风 电机组 和装配 省份 开机 最低出力 开机 风电功率变化量的最小值 机窖 量 最大 功率变化 率限值， ％ 永磁 同步发 电机 的变速风 电机 组等 。定速风 电机组 与电 网直 接相 黑龙江省 ９ ５ ２ ５ ４ ７ Ｏ ９ ６ ４ ６ ７ ６ ４ ｌ ７ ７ ５ ４ ３ 连， 当风电机组并入电网时需要并人补偿 电容器 以提 高发 电机 的功 辽宁省 １ ０柏６ ４ ６ １ ０ １ ∞６ ｌ１ ５ １ ２ ６ ０ ０ ４ ４ 率 因数 。 胄林省 ５ ７ ４ ７ ２ ８ ７ Ｏ ２ ０ ５ ８ ２ｌ ３ ｏ ２ ８ ２ ８ ７ ５ 伴随着风 电场装机容量 的扩展 ， 风 电场对 电网的有功 和无 功功 率 的影响将越来越 突 出。为 了确保风 电场 以及接入 电网的稳定运 ｆ １ ） ３ ￣ １ １ 果电网故障或其在特殊 的方式下运行 ， 为 了防止 电网中线 行， 需要我们 对风电场接入 时的有功和无功功率进行 细致 的计算 分 路 和变压器等输 电设 备过载 ， 以保证系统稳定性 ， 这个 时候需要 对 析， 并需要研 究所 选用机组 类型的控制特性 。基于发展较薄弱 的地 风 电场有功功率提 出看法 ； （ ２ ） 由于 电网中有功 功率过剩 ， 电网频 率 区， 选用 变速风电机组有利 于维持 系统 电压 的稳定 。 过 高稿 于 ５ ０ ．５ Ｈ ｚ 时） 时， 这个 时候就要求风 电场降低其有功功率 ， １风 电场 有功 功 率控 制 降低 的幅度根据 电网调度部门的指令进行。在严重的情况下 ， 可能 １ ． １ 风电场有 功功率控制 问题 （ ３ ） 还有 一种特殊情况是 出现事故时 ， 如果 风 有功功率控制是风 电场一个非常重要 的能力 。 目前 ， 功率控制 需要切 除整个风 电场 ； 需要 电网调度部 门暂 时将 风电 最普遍 的应用是在发生事故时系统能力 降低 的情况 下 ， 帮助 系统复 电场 的并 网运行危及电网安全稳 定 ， 等 到事故处理完后 ， 电网恢 复正常运行再复原风 电场 的并 原到正常运行 ， 避 免系统 出现过载。需要功率控制能力 的原 因还包 场解列 ， 网运 行 。 括频率控制 ， 但频 率控制在风 电场 中应用不多 。 ２风 电场 无 功 功 率 控 制 和 电压 控 制 在风 电装机 比例较高的 电网， 风电场通过功率控制会对系统事 ２ ． １ 风电场无功功率和 电压调节问题 故复原产生特别明显 的作用 ，在风 电装机 比例较 高的电网地区 ， 功 风 电场为 电网提供无功 的能力尤其 重要 。如果没有无 功 ， 或者 率控制的作用更明显 。 国外对于风 电场并网技术 性文件都规定 了在 无功 注入点之间 的距离太 远 ， 电网电压会恶化 ， 甚至可 能导致 电网 持续运行和切换操作时必须要控制有 功功率 。 一是控 制最 大功率变 崩溃 。 风 电场无功与电压问题是所有风 电场并 网技术性文件的基本 化率 ； 二是特殊情况下控制风 电场 的输 出功率 。 另外 ， 许 多风电并 网 目的是保证风 电场并网点的电压水平 和电网的电压质量。 标准还要 求风 电场 必须具有降低有 功功率和参 与系统一 次调频 的 内容 ， ２ ． ２东北地 区风 电场无功电压控制分 析实例 能力 ， 并规范 了降低功率 的范 围和 响应 时间 ， 并且 参加一 次调频 的 Ｃ ０ １ 子项 目对 内蒙古赤峰市 、 通辽市 、 吉林省 、 黑龙江省 、 辽 宁省 调节系统技术参数（ 死 区、 调差 系数 和响应 时间等） 。 ０ １ ０年规划接人的风电场无 功电压控制进 行研 究 ， 分析风 电场应该 在我 国东北 ， 各地 主要 风电场接人电网的最大容量要受到 当地 ２ 这个无功容量范 围由风 电场额定运行时 的功 电网条件及系统调峰能力的影响 。由于风 电是一种 间歇性 电源 ， 输 具备的无功容量范围 ， 下面以我省电网为例说 明研究 内容 。 我省 ２ ０ １ ０ 出功率超过额定值 ８ ０ ％的概率一般不超过 １ ０ ％ 。对 电网公司和风 率 因数范围所确定。 １ ２ ６ ． ２ Ｍｗ，在 我省 电网 中，将 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 电场开发 商来说 ， 风 电场 的输 出功率在某些 情况下 限制 ， 应 该是一 年风 电场总装机 容量将达到 ２ ． ０ Ｐ ｕ或 １ ． ０ ７ Ｐ ｕ ， 在 电网正常运行 和 Ｎ 一 １ 运行两种方式 种 比较好的选择。 这一选择 ， 很好 的解决 了电网改造投资 的问题 ， 同 母线 电压为 １ 时也大大 提高 了电网的利用率 ； 对于风 电场 而言 ， 在相 同的电 网结 下 ，将 Ａ地 区和 Ｂ地 区各 个 风 电场将 其并 网点 的 电压调 整 到 １ ０ ７ Ｐ ｕ或 １ ． ０ Ｐ ｕ 所需要风 电场的功率因数范围进 行了分析 ， 同样 的方 构条件下 ， 可 以建设规模更大 的风 电场 。 法还分析了我省其他风 电场 的功率 因数范围。 分析结果可 以得 出以 １ ． ２东北地 区风 电场有功功率控制研究 下结论 ： 黑龙江省 电网在 ５月份 、 辽 宁省电 网在 ７月份 、 吉林省 电 网在 （ １ ） 在 Ｎ 一 １ 运行方 式下 ， 电网电压支撑 能力较弱 ， 因此对 风 电场 ５月份 的负荷较低 ， 升机方式最小。根据这三省 ２ ０ １ ０ 研究水平年在 （ ２ ） 离 这种 负荷 及开机方式下进行 调峰能力计算 ， 可得到东北地 区可用于 提供的无功支持会 变少 ，部分风 电场 的功率 因数范 围将变 大； 在 电网电压较 高或较低 时 ， 需要 大量 的 调整风电功率变化量的理论最小值 以及风 电场 ｌ ｍｉ ｎ总的最大功率 电网枢纽变 较近的风 电场 ， 无功容量来 调整并网点 的电压 ， 功率 因数会很 低 ； （ ３ ） 对离 电网枢纽 变化 率限值 ， 结果如表 １ 所示 。 其调节电压的功率因数范 围视离 电网电压支撑点 表１ 是在没有 考虑 电网约束 、 风 电机 组性 能指标完全符合要求 变较近的风电场 ， 的 电气距 离的远近不 同而差别很大 ， 同时与其装机容量也有很大关 以及 其他 电网特殊 运行情况 下的结果 。 对离 电网枢纽变较远的风电场 而言 ， 电网较 弱 ， 电压支撑能力不 风电场最 大功率变化率 的影 响因素有很多 ， 主要有风 电场接人 系 ； 系统 的电网状 况 ， 电网 中其他 电源的调节特性 ， 风 电机组运 行特性 足 ，风电场的无功调节对改善地 区电网电压 的作用 比较 明显 ； （ ４ ） 接 ０ ０ ｋ ｖ 站 的风 电场总装机为 １ ３ ５ ０ ＭＷ，已形成百万干 及技术性 能指标等 。 其中电网中水 电机组 的比重对风 电场最大功率 入 Ａ区通榆 ５ 其单个风电场的功率 因数相对较低 ；（ ５ ） 对于接人 Ａ区 变化 率 的影 响最大 ， 但是水 电调节 情况也与很多 因数有关 ， 不 确定 瓦风电基地 ， ５ ０ ０ ｋ ｖ 风 电汇集站 ２ ２ ０ ｋ Ｖ侧 电线 的风电场 ， ５ ０ ０ ｋ Ｖ站 内的变压 器 性很 大 ， 也 比较复杂 。 因此 ， 对 于风 电场最大功率变化率很难给 出一 损耗较大 ，并且 ５ ０ ０ ｋ ｖ变的 ６ ６ ｋ ｖ 侧 的补偿 不能起 到明显的作用 ， 个确定值 。 另外 ， 各个地 区电网的情况也不尽相同 ， 在技术规定 中很 难 给出一个统 一的值适用 于各种情况下 的各 种 电网运 行要求 。因 此时 ，接人 ５ ０ ０ ｋ ｖ 汇集站 的单个 风电场影承担 风电场满发对 ２ ２ ０ ｖ 风 电送 出线路上 的全部损耗 以及风 电场空载时送 出线路上 的亢 此 ，技术规定 中只给 出风 电场最大功率变化 率的推荐 值 。风 电场 ｋ １ ０ ｍｉ ｎ最 大功率 变化量 一般 不超过其 装机容 量 的 ６ ７ ％， １ ｍｉ ｎ最 大 电无 功功率 。 因此 ， 应该要求接人 ５ ０ ０ ｋ ｖ 风 电汇集站 的风电场 的功率 因数 范 功率变化 量一 般不超过其装机容 量的 ２ ０ ％。除了风电场 的最 大功 率变化 率 ， 在电 网紧急情 况下
风力发电机组控制策略优化分析
风力发电机组控制策略优化分析王剑彬;付小林;孔朝志【摘要】针对李汉梁风电场有功出力不佳的情况,根据风电场实际工况,对影响风力发电机组功率曲线的相关因素——风速及空气密度进行了修正.修正后的功率曲线测试结果表明:在4～18 m/s风速范围内,实际功率曲线都能很好地跟踪到理论功率曲线.之后对全场风机控制策略进行优化,在额定风速以下,动态调整最优模态增益值；额定风速以上,将控制方式改为恒功率控制.从优化前、后的测试结果可以看出,全场发电量同比增加约8％,解决了在额定风速以上风电机组不能满发的问题.【期刊名称】《内蒙古电力技术》【年(卷),期】2013(031)004【总页数】4页(P47-50)【关键词】风力发电机组;功率曲线;参数修正;风速;空气密度;控制策略【作者】王剑彬;付小林;孔朝志【作者单位】华能呼和浩特风力发电有限公司,内蒙古呼和浩特010020;成都阜特科技股份有限公司,四川成都611731;成都阜特科技股份有限公司,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】TM6141 问题的提出华能呼和浩特风力发电有限公司武川李汉梁风电场一、二期风电项目总装机容量为99 MW，共安装了66台单机容量为1.5 MW风力发电机组，选用的是东方汽轮机有限公司生产的FD77B-1500型风电机组，并配备有成都阜特科技股份有限公司提供的FA001-FD型主控系统。
该风电项目首台风电机组于2009-11-08并网风电，截至2010年2月，所有机组均通过了240 h试运行。
但是，直到2010年年底，机组实际运行功率曲线仍未能达到设计功率曲线要求。
在平均风速为13 m/s时，风电场有功出力最高只能达到84 MW，且波动较大，对风电场发电量产生了较大影响。
李汉梁风电场地处阴山山脉北麓，属丘陵型地区风电场，气候条件相对比较特殊，主风向为西风和西北风，地形特点为南高北低。
因此，本文根据李汉梁风电场的实际风况条件，进行功率曲线测试，并调整风电机组控制策略，以达到提高风电场风电机组有功出力的目的。
风电场有功功率控制综述
风电场有功功率控制综述由于风电具有随机性、波动性和反调峰特性，高比例的风电并入电网会对电力系统的稳定性和安全性造成很大的冲击，因此有必要对风电场有功功率输出进行控制，减少风电功率的波动性，提高输出功率的平滑性。
1．风电场有功功率控制原理风电场有功功率控制系统一般主要由风电场功率控制层、机组群控制层、机组控制层组成图。
风电场有功控制系统的目的是为了使风电场能够根据调度指令调整其有功功率的输出，在一定程度上表现出与常规电源相似的特性，从而参与系统的有功控制。
然而，风电场有功控制能力不等同于风力发电机组控制能力的简单叠加。
为此，利用风力发电机群的统计特性，可以采用两种方式实现此目的：一是将风电场有功控制系统分为风电场控制层、各类机群控制层和机组控制层，依次下达调度指令，完成风电场有功功率控制的任务；二是电网调度中心将指令直接下达给风电机组，各机组调节有功出力，实现有功功率的控制。
2．风电场有功功率的控制2.1最大出力模式最大出力模式是指当风电场的预测功率小于电网对风电场的调度功率时，风电场处于最大出力状态向电网注入有功功率。
最大出力控制模式就是在保证电网安全稳定的前提下，根据电网风电接纳能力计算各风场最大出力上限值，风电场输出功率变化率在满足电网要求的情况下处于自由发电状态。
若超出本风电场的上限值时，可根据其他风场空闲程度占用其他风电场的系统资源，以达到出力最大化和风电场之间风资源优化利用的目的。
在最大出力模式投入运行时，风电场内的各台达到切入风速但在额定风速以下的风机处于最大功率跟踪状态；风电场内处于额定风速以上的各台风电机组运行在满功率发电状态，从而保证风电场的输出功率达到最大值，尽可能提高风能资源的利用效率。
2.2基于目标函数优化的功率控制基于目标函数优化的有功功率控制策略，通常先确定目标函数以及约束条件，在此基础上建立多目标优化的风电场模型。
在基于目标函数优化的场站级有功功率控制策略中，基于小扰动分析方法分析了限功率运行下风电机组非线性模型的稳定特性，并综合了3个目标，分别是限功率运行状态均衡度、风电场功率目标偏差、总机组启停次数最少，建立了多目标优化模型。
风电场风电机组优化有功功率控制的研究
风电场风电机组优化有功功率控制的研究2017年度申报专业技术职务任职资格评审答辩论文题目：风电场风电机组优化有功功率控制的研究作者姓名：李亮单位：中核汇能有限公司申报职称：高级工程师专业：电气二Ο一七年六月十二日摘要随着风电装机容量的与日俱增，实现大规模的风电并网是风电发展的必然趋势。
然而，由于风能是一种波动性、随机性和间歇性极强的清洁能源，导致风电并网调度异于常规能源。
基于此，本文将针对风电场层的有功功率分配开展工作，主要工作概括如下：(1)对风电机组和风电场展开研究，分析风力发电机组运行特性、风力发电机组控制策略、风电场的控制策略。
(2)提出了一种简单有效的风电场有功功率分配算法，可以合理利用各机组的有功容量，优化风电场内有功调度分配指令，减少机组控制系统动作次数，平滑风电机组出力波动。
(3)优化风机控制算法后，通过现场实际采集数据将所提方法与现有方法进行了比较，验证了所提方法的合理性。
关键词：风电机组、风电场、有功功率控制、AGCAbstractWith increasing wind power capacity, to achieve large-scale wind power is an inevitable trend of wind power development. However, since the wind is a volatile, random and intermittent strong clean energy, resulting in wind power dispatch is different from conventional energy sources. And the wind farm is an organic combination for a large number of wind turbines, wind farms under active intelligent distribution layer hair is also included in the grid scheduling section. Based on this, the active allocation and scheduling for grid scheduling side active layer wind farm work, the main work is summarized as follows:(1)Wind turbines and wind farms to expand research, in-depth analysis of the operating characteristics of wind turbines, wind turbine control strategy, control strategies of wind farms.(2)This paper proposes a simple and effective wind power active power allocation algorithm, can reasonable use each unit capacity, according to the optimization of wind farms in active dispatching command, decrease The Times of turbine control system action smooth wind power output fluctuation unit.(3)After optimization of the fan control algorithm, through the practical field data collected will be presented method are compared with those of the existing method, the rationality of the proposed method was verified.Keywords:wind turbine, wind farm, active power control目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 有功功率控制的现状 (1)第2章风力发电机组及风电场有功控制基础 (2)2.1 风力发电机组运行原理 (2)2.1.1 风电机组的组成 (2)2.1.2 风电机组数学模型 (2)2.1.3 风力发电机组运行特性 (8)2.1.4 风力发电机组控制策略 (9)2.2 风电场有功功率控制 (10)2.2.1 风电场的基本结构 (10)2.2.2 风电场的控制策略 (11)第3章风电场内有功功率控制策略 (13)3.1 风电场有功功率控制的基本要求 (13)3.2 风电场有功功率工作模式 (13)3.3 风电场有功功率控制状态 (14)3.5 风电场实测数据对比 (15)3.5.1 风电场电气接线 (15)3.5.2 单台风力发电机组测试 (15)第4章结论 (19)参考文献 (20)第1章绪论1.1 课题研究背景相比于常规的火电和燃气电站，风电场的有功调节能力十分有限。
浅谈新能源风力发电及其功率控制
浅谈新能源风力发电及其功率控制摘要：作为一种可再生的清洁能源，新能源风力发电具有良好的经济、环境效益。
与传统能源相比，风能的开发利用成本低且环保安全。
所以为提高风力发电水平，本文详细论述了新能源风力发电及其功率控制。
关键词：新能源风力发电；要点；功率控制风力发电作为一种环保、清洁的分散型电源，被称为绿色电力，其在发电中清洁、环保、无污染，所以风力发电对保护环境和改善能源结构意义重大。
风力发电的快速发展不仅减少了对石油、煤炭等化石能源的依赖及环境污染，还促进了区域经济增长。
它是现代社会最成熟、最高效的能源转换技术之一，具有无可比拟的优势。
一、新能源风力发电原理新能源风力发电是指通过风力发电机将风能转化为电能的技术。
风力发电过程是通过机械能将风能转化为电能的过程，将风能转换为机械能的过程由风轮实现，将机械能转换为电能过程通过风力发电机及其控制系统实现。
在该过程中，大多数风力发电机是水平轴式风力发电机，由多个部件组成，包括叶片、轮毂、增速齿轮箱、发电机、主轴、偏航装置、控制系统、塔架等。
二、风力发电的特点风力发电从其动力资源、风电转换系统及其设备、系统运行特性到电功率输出、从技术到经济方面都不同于常规发电。
1、优点。
①风能资源储量丰富。
如加大对风能的开发与利用，将来有可能取代火力发电，并能满足部分或大部分对电力需求大的国家。
②风能是可再生资源。
目前，地球上可利用的常规能源如煤炭、石油等日益匮乏，若干年后就会枯竭，但风能却是可再生资源，能无限利用。
③清洁无污染。
风力发电不产生二氧化碳等污染气体，且降低全球的二氧化碳排放量，使温室效应得到有效控制，有利于全球生态环境的保护。
④投资少，回报快。
一户可配套微型风电装置，一村可兴建小型风电装置，若是大型的风电场，可由国家、集体或个体企业负责合股建造，几年内即可收回成本。
⑤施工周期短。
安装一台就可投产一台，三个月就可运输安装单台风力机，一年内就可建造IOMW级的风电场。
风电场有功与无功功率控制系统的调度与维护
风电场有功与无功功率控制系统的调度与维护近年来，随着全球能源危机的加剧以及环境保护的迫切需求，可再生能源逐渐成为全球能源发展的重要方向之一。
作为其中的重要组成部分，风能通过风力发电为人类提供了清洁、绿色的电力资源。
然而，由于风力的不可控性和不稳定性，风电场的有功与无功功率控制成为了风电发展中的一大挑战。
本文将深入探讨风电场有功与无功功率控制系统的调度与维护。
首先，风电场有功与无功功率控制系统的调度是指综合利用风能资源，保证风电场的有功和无功功率的平衡，实现电网稳定和电能质量的要求。
在风电场的调度中，需要兼顾风电机组的发电产能与电网的需求。
有功功率调度主要涉及发电机组的运行控制策略，以保证风电场的有功功率输出满足电网的负荷需求。
无功功率调度则是通过调节并控制风电场的无功功率输出，以维持电网的电压稳定。
因此，风电场有功与无功功率控制系统的调度是风电场正常运行的关键。
在风电场调度过程中，有功功率控制是维持电网运行稳定的核心。
其中，对风电机组的出力进行控制是影响有功功率输出的关键因素。
通常，一个风电场由多个风电机组组成，每个风电机组由一个或多个风力发电机组成。
为了实时掌握风电机组的运行状态，调度员需要关注风速、发电机组的性能特点、各机组之间的配合等因素。
根据电网的需求以及预测的风速变化，调度员会对风电机组的出力进行动态调整，保证风电场的有功功率的稳定输出，满足电网的负荷需求。
此外，风电机组的启停也是调度员重要的工作之一，根据电网负荷情况以及风电机组的可用性，合理安排机组的运行状态，确保风电场的有功功率的稳定调度。
除了有功功率的调度外，风电场的无功功率调度同样重要。
无功功率调度的目的是通过合理调整风电场的无功功率输出，维护电网的电压稳定，同时减少无功功率对电网损耗的影响。
在风电场的无功功率调度中，调度员需要根据电网电压的变化情况以及其与无功功率之间的关系，调整风电场的无功功率输出。
通过控制风电机组的无功功率，调度员可以合理维持电网的电压稳定范围，防止电网电压异常波动，保证供电质量和电网的安全稳定运行。
风电场有功与无功功率控制系统的智能化管理与运维
风电场有功与无功功率控制系统的智能化管理与运维随着全球清洁能源的需求不断增长，风能作为一种可再生、洁净且广泛分布的能源来源，正受到越来越多的关注和利用。
风电场作为风能转化为电能的关键设施，其有功与无功功率控制系统的智能化管理与运维变得尤为重要。
有功功率是指消耗电能完成所需工作的功率，是风电场输出的主要功率。
无功功率是指在电网上补偿电压波动和稳定电压的功率。
有功与无功功率的平衡对于风电场的运行和电网的稳定性至关重要。
因此，构建智能化的有功与无功功率控制系统对风电场的高效运作至关重要。
首先，智能化的风电场有功与无功功率控制系统需要实现实时数据采集与监测。
通过传感器和监测设备，可以对整个风电场的发电机、变压器、开关设备等进行实时监测。
这些监测数据能够反映风电场的运行状态和电力质量情况，为后续的智能化控制提供依据。
其次，智能化的控制策略和算法是实现风电场有功与无功功率控制的核心。
基于采集到的实时数据，控制系统可以对风电机组和整个电网进行精确的功率控制。
这涉及到风机发电机的输出功率、电压和频率等调节，以及并网的功率平衡与无功补偿。
通过智能化的算法和优化策略，可以实现对风电场功率输出的精确调节，降低功率损耗和电网的电压波动。
第三，智能化的管理与运维是风电场有功与无功功率控制系统顺利运行的保障。
智能化的管理系统可以对风电场的运行情况进行全面监控，包括设备运行状态、维修记录、维护计划等。
通过数据的分析和处理，管理系统可以提供预测性维护，及时发现并解决潜在的故障。
此外，管理系统还可以协调风电场与电网之间的能量互换，实现电网的负荷平衡和电能的优化利用。
最后，智能化的风电场有功与无功功率控制系统还需要考虑到安全和可靠性。
风电场作为一种分布式能源系统，需要具备良好的故障检测和保护机制，以确保工作人员的安全和风电场的可靠运行。
同时，智能化的系统还需要充分考虑网络安全和数据保护等方面的问题，以防止未经授权的访问和攻击。
综上所述，智能化的风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维对于风电场的运行和电网的稳定性具有重要意义。
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风电场风电机组优化有功功率控制的研究————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2017年度申报专业技术职务任职资格评审答辩论文题目：风电场风电机组优化有功功率控制的研究作者姓名：李亮单位：中核汇能有限公司申报职称：高级工程师专业：电气二Ο一七年六月十二日摘要随着风电装机容量的与日俱增，实现大规模的风电并网是风电发展的必然趋势。
然而，由于风能是一种波动性、随机性和间歇性极强的清洁能源，导致风电并网调度异于常规能源。
基于此，本文将针对风电场层的有功功率分配开展工作，主要工作概括如下：(1)对风电机组和风电场展开研究，分析风力发电机组运行特性、风力发电机组控制策略、风电场的控制策略。
(2)提出了一种简单有效的风电场有功功率分配算法，可以合理利用各机组的有功容量，优化风电场内有功调度分配指令，减少机组控制系统动作次数，平滑风电机组出力波动。
(3)优化风机控制算法后，通过现场实际采集数据将所提方法与现有方法进行了比较，验证了所提方法的合理性。
关键词：风电机组、风电场、有功功率控制、AGCAbstractWith increasing wind power capacity, to achieve large-scale wind power is an inevitable trend of wind power development. However, since the wind is a volatile, random and intermittent strong clean energy, resulting in wind power dispatch is different from conventional energy sources. And the wind farm is an organic combination for a large number of wind turbines, wind farms under active intelligent distribution layer hair is also included in the grid scheduling section. Based on this, the active allocation and scheduling for grid scheduling side active layer wind farm work, the main work is summarized as follows:(1)Wind turbines and wind farms to expand research, in-depth analysis of the operating characteristics of wind turbines, wind turbine control strategy, control strategies of wind farms.(2)This paper proposes a simple and effective wind power active power allocation algorithm, can reasonable use each unit capacity, according to the optimization of wind farms in active dispatching command, decrease The Times of turbine control system action smooth wind power output fluctuation unit.(3)After optimization of the fan control algorithm, through the practical field data collected will be presented method are compared with those of the existing method, the rationality of the proposed method was verified.Keywords:wind turbine, wind farm, active power control目录摘要 (I)Abstract................................................................................................................. I I 第1章绪论.. (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 有功功率控制的现状 (1)第2章风力发电机组及风电场有功控制基础 (2)2.1 风力发电机组运行原理 (2)2.1.1 风电机组的组成 (2)2.1.2 风电机组数学模型 (2)2.1.3 风力发电机组运行特性 (8)2.1.4 风力发电机组控制策略 (9)2.2 风电场有功功率控制 (9)2.2.1 风电场的基本结构 (9)2.2.2 风电场的控制策略 (10)第3章风电场内有功功率控制策略 (12)3.1 风电场有功功率控制的基本要求 (12)3.2 风电场有功功率工作模式 (12)3.3 风电场有功功率控制状态 (13)3.5 风电场实测数据对比 (13)3.5.1 风电场电气接线 (13)3.5.2 单台风力发电机组测试 (14)第4章结论 (17)参考文献 (18)第1章绪论1.1 课题研究背景相比于常规的火电和燃气电站，风电场的有功调节能力十分有限。
从理论上风电场有功调节方式主要有两种①停风电机组[1]，②风机控制系统[2]。
风电场进行功率调节时，有功功率调节速率较快，当风速变化较大时存在超调的现象；风电场功率控制波动较大，有功功率实际值不能理想的跟踪风电场设定值，稳定性有待提高；风电场有功功率调控响应时间较长，在风速急速上升时，实际功率上升缓慢，从而使得部分风机发电功率与风速不一致。
据相关研究，通过停风电机组实现风电场有功调节将大幅增加运行成本[3]。
相对而言，通过优化风机控制算法实现输出功率控制的风机控制系统具有较低的运行费用。
因此，根据风电场所处的地理环境和实际风况条件，优化有功功率控制系统，提高整个风电场风机有功出力控制的稳定性和实时性，使功率控制达到预定要求，是目前亟待解决的。
1.2 有功功率控制的现状数据采集和安全监控系统(SCADA)是自动发电控制系统(AGC)系统的基础，作为自动发电控制系统(AGC)的工作平台。
在AGC的实现过程中，由数据采集和安全监控系统实现对各AGC机组、系统运行频率等参数的实时监控和信息扫描，并将实时采集的数据存放于实时数据库，供给自动发电控制系统的负荷频率控制算法调用生成相应的负荷调整命令。
降低风电场有功功率的多变性和随机性，提高风力发电并网容量，实现常规机组与风电场协调发电一直是目前研究的热门，陈宁等人通过研究AGC机组的优化调控策略，以AGC机组优化协调配合风力发电机组正常范围内的有功功率波动，提高风电并网质量[4]。
刘峻、周喜超基于超短期风电功率预测和等耗量微增率理论，创造性的将风电场纳入到AGC控制过程，提出了包含风电场的电力系统有功功率调度模式[5]。
大型风电场的并网运行是未来风电发展的方向和热点。
解决大型风电场的并网问题将大大促进风电的发展，提高清洁能源的使用能力。
针对性研究电场层各个风机有功出力控制和分配的文献偏少。
从电网角度对风电场的电力调度理论研究偏多，但从工程实际对现有的调度系统的测试运行实践总结较少。
第2章 风力发电机组及风电场有功控制基础2.1 风力发电机组运行原理2.1.1 风电机组的组成双馈风电机组的基本结构如图2.1所示，双馈风力发电系统主要构成部分由风力机、传动结构、发电机、变桨伺服、控制器构成。
风力发电机主要的工作流程为风驱动风轮低速旋转，将风的动能转化为风轮机械能，通过齿轮箱对较低的风轮转速进行增速，以增速后的动力驱动发电机，应用变流器励磁发电，最后将定子产生的电能输送到电网。
传动结构齿轮箱主要的目的是对风轮转速进行增速，从而提升发电机可控制性，保证风力发电机输出电能的频率和电压。
风电场所有风机的整体出力受到风力资源的随机特性影响，由于大规模风电场的并网给电网的调度及电能质量等带来很大影响，所以要求风电场发电功率能按照调度要求进行调节。
为了从电网侧对风电场优化风力发电场的电力调度，将从风力发电场的基本结构出发，对风力发电机的有功功率控制策略进行研究[6]。
电网发电机变流器控制器变桨伺服传动结构风力机图2.1双馈风电机组的基本结构2.1.2 风电机组数学模型2.1.2.1 风轮的模型风电机组变桨距技术就是对叶片和轮毂间的联结采用非刚性的联结技术，使风电机组的叶片可以实现绕叶片纵梁进行桨距角调节，攻角可以实现一定范围内的变化，实现在各种风速下的最大风能吸收能力，使输出功率达到最大。
风电机组输出功率与吸收的风能之间的关系见式2-1：(2-1)式中，P——风电机组输出功率；当地空气密度；——风电机组风能利用系数；——风电机组风轮半径；——风轮风速。
风轮将捕捉到的风能转化为动能，通过传动链进行能量传递，能量传递如表达式2-2所示：(2-2) 式中：——能量传递中的机械能；——风电机组的扭矩；——风电机组的角速度。
由式2-1、式2-2得式2-3：(2-3) 由于风力机的扭矩T是由风力机负载所决定，对于一定的风力机负载，当风电机组风速V恒定时，由于当地空气密度和风电机组风轮半径R为常量，因此，风能利用系数决定了风力机角速度，风力机角速度正比于风电机组风能利用系数，即。
当风轮起动并稳定旋转后，假设气流为理想状态下的气流，对特定稳定风速下的叶片进行受力分析，可以得到以下关系式：(2-4)tg（2-5）式中：——理想状态下的气流流入角；——攻角；——风电机组风轮桨距角；——叶尖速比。
根据力平衡，可得：(2-6)(2-7)(2-8) 式中：——风电机组扭矩系数；——风电机组风轮迎风面积；——风电机组风轮半径；——风电机组风轮叶片相对角速度；其中，风力机风轮的升力系数和升阻比由风力机风轮叶片攻角直接影响决定，对于一定风力状态下运行的风电机组，风力状态不变即风速和风向不变，风电机组此时合成风速和入流角为定值，升力系数将随着攻角i的增大而增大，即升阻比将随着攻角i的增大而增大，根据上式（2-8），风电机组扭矩系数将随着攻角i的增大而增大。