风电场有功功率控制综述
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
风电场有功与无功功率控制系统的监测技术与装备更新
风电场有功与无功功率控制系统的监测技术与装备更新风电场是利用风能将风能转化为电能的发电设备。
在风电场中，有功功率和无功功率是两个重要的参数，其控制系统的监测技术与装备更新对于风电场的运行和发电效率至关重要。
风电场的有功功率是指风轮机在单位时间内所产生的实际功率，也是实际转化为电能的功率。
有功功率的监测技术主要通过安装在风轮机发电机上的功率计来实现。
功率计能够准确地测量风轮机输出的电功率，其数据可以用于监测风电场的发电效率、判断风电场发电机的运行状态以及评估风能资源的利用率。
此外，还可以通过有功功率的监测来实现风电场的功率控制，以保证风电场的稳定运行。
实现风电场有功功率的监测不仅需要准确的测量装置，还需要可靠的数据传输和监测系统。
传统的有功功率监测系统通常采用有线方式将数据传输到监测中心进行实时监测和分析。
然而，由于风电场通常分布在广阔的地域范围内，传统的有线传输方式存在一些困难，如线缆敷设较为困难、信号传输受到干扰等。
因此，近年来，无线传输技术在风电场有功功率监测中得到了广泛应用。
无线传输技术的应用可以将有功功率监测系统与风电场的监测中心实现远程通信，提高了数据的传输效率和可靠性。
通过无线传输技术，可以将风电场的有功功率数据实时传输到中心监测系统，实现对风电场发电机的远程监测和控制。
这样，即使风电场分布在不同地理位置，也能够实现对风电场的统一监测和控制，提高了风电场的运行效率和可靠性。
除了有功功率监测，无功功率监测也是风电场运行中的重要任务。
无功功率是指风电场发电系统中无功电流或无功功率的大小。
无功功率的监测可以帮助评估风电场的电源质量和稳定性，提高风电场的功率因数，减少电网压缩和损耗。
此外，无功功率监测还可以帮助防止电力系统的故障并提高电网的稳定性。
风电场的无功功率监测技术主要通过安装在风电场变压器、电容器和电抗器上的无功功率计来实现。
这些设备能够测量出风电场中的无功功率，并将数据传输到监测中心进行实时分析和监测。
风电场有功与无功功率控制系统的数据分析与优化方法
风电场有功与无功功率控制系统的数据分析与优化方法风电场是一种利用风能转化为电能的发电设备，正因为其具有环保、可再生等特点，近年来得到了广泛的关注和推广。
然而，由于天气条件的不确定性以及储能能力的限制，风电场在供电稳定性方面仍然存在一些挑战。
为了解决这个问题，有功与无功功率控制系统成为风电场运行中至关重要的一环。
一、风电场有功与无功功率控制系统的作用及原理风电场的有功功率是指风电机组所产生的有效功率，可以被电网直接采购和消耗。
而无功功率则是指在交流电网中，没有进行有用功率传输的电能，主要是用来维持电网的稳定运行和改善电能质量的。
有功功率和无功功率是风电场发电系统的两个重要指标，其合理控制和优化对于风电场的可靠性和功率输出至关重要。
风电场有功与无功功率控制系统的作用主要有两个方面。
首先，有功与无功功率控制系统可以确保风电场的电能输出稳定，并适应不同的电网条件。
当电网负荷需求大于风电场的发电能力时，有功控制可以提高有功功率的输出，满足电网的供电需求；而当有部分电网负荷由其他发电机组提供时，无功控制可以调节风电场的无功功率，以维持电网的稳定。
其次，有功与无功功率控制系统可以优化风电场的运行效率。
通过精确控制风电机组的转速和桨叶的角度，可以最大程度地捕获风能，并将其转化为有效的电能输出。
另外，通过合理控制风电机组的无功功率输出，可以改善电网的电压和频率稳定性。
风电场有功与无功功率控制系统的原理是基于风电机组控制器的智能化和自动化技术。
风电机组控制器通过对环境参数和电网条件的监测和分析，实时调整风电机组的工作状态和输出功率。
有功功率控制主要是通过调节风轮的桨叶角度和转速来改变风电机组的输出功率；无功功率控制则是通过调节发电机的励磁电流和无功功率因数来改变风电机组的无功功率。
二、风电场有功与无功功率控制系统的数据分析方法为了实现风电场有功与无功功率控制系统的优化，需要进行大量的数据分析和优化方法研究。
以下是一些常用的数据分析方法：1. 数据采集与预处理：首先需要在风电场中安装传感器来采集环境参数、电网条件和风电机组的运行数据。
风电场有功与无功功率控制系统的安全监控与预防措施
风电场有功与无功功率控制系统的安全监控与预防措施引言：近年来，风电场作为一种可再生能源的重要组成部分，受到了广泛关注和迅速发展。
风电场的有功与无功功率控制系统起着至关重要的作用，保证了风能转化为电能的高效性和稳定性。
然而，与此同时，风电场的安全监控与预防措施也备受关注。
本文将探讨风电场有功与无功功率控制系统的安全监控与预防措施，旨在提高风电场运行的可靠性和稳定性。
1. 了解风电场有功与无功功率控制系统在开始探讨安全监控与预防措施之前，我们先来了解一下风电场有功与无功功率控制系统的基本原理。
风电场的有功功率指的是将风能转化为电能的功率，而无功功率则是用于维持电力系统的稳定性和运行质量的功率。
有功功率控制系统和无功功率控制系统是风电场运行的核心组成部分，其目标是在提供足够的电能的同时，确保电网能够正常运行。
2. 安全监控系统的建立风电场的安全监控系统是为了确保风电场运行的安全和稳定，及时发现和解决潜在的问题。
首先，对于风电场的有功与无功功率控制系统来说，关键是建立一个完善的监控系统，实时监测并记录系统中的各种参数。
监控系统应包括对风速、发电机运行状态、功率输出、无功功率需求等关键指标的监测，并与中央控制系统进行数据通信和交互。
这样一来，风电场的主管部门和维护人员可以及时了解风电场的运行情况，并在必要时采取相应的措施。
3. 安全预防措施的制定为了预防风电场有功与无功功率控制系统的安全问题，以下是一些关键的预防措施。
3.1 设备维护与检修风电场的有功与无功功率控制系统是由众多设备组成的复杂系统，比如风力发电机、变频器、电容器组等。
为了保证系统的正常运行，风电场的运营团队必须时刻关注设备的运行状况，并制定合理的维护和检修计划。
设备维护与检修主要包括定期巡检、设备润滑、松紧调整、电器元件检查等工作，以确保设备的正常运行和疲劳寿命的延长。
3.2 技术培训与人员素质提高风电场的有功与无功功率控制系统的运行依赖于专业的维护人员的技术水平和素质。
风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制
风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制随着能源需求的增长和环境保护意识的提升，可再生能源的发展逐渐成为全球关注的热点。
作为可再生能源的重要组成部分，风能逐渐成为一种受到广泛关注和应用的清洁能源技术。
风电场的建设和运营是一个复杂而严谨的过程，在风电场的运维过程中，提高风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制水平至关重要。
风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制是为了提高风电场的运行效率和可靠性，并确保风电机组稳定运行的关键技术之一。
它主要包括智能监测与诊断、智能运维管理和自动控制三个方面。
首先，智能监测与诊断是指通过传感器和监测装置对风电场进行实时监测和数据采集，通过数据分析和处理技术对风电机组的运行状态进行判断和诊断。
这些数据包括风速、电网电压、风机温度等运行参数，通过分析这些数据可以发现机组的故障和隐患。
利用智能监测与诊断技术，可以及时发现故障和隐患，为风电机组的维修和保养提供科学依据，避免故障发生。
其次，智能运维管理是指基于智能运维平台的运维管理系统，通过对风电场的运行数据进行分析和管理，实现风电机组的智能化运维管理。
这包括保养计划的制定、维修人员的调度、备件的管理和故障记录的管理等。
通过智能运维管理系统，可以提高运维工作的效率和准确性，降低人力和物力成本，提高风电机组的可靠性和可用性。
最后，自动控制是指利用先进的控制技术和智能化设备，实现风电场的自动化运行和控制。
自动控制系统可以根据风电机组的负荷需求和电网的情况，自动调整风机的转速和功率输出，实现风电机组的最佳运行状态。
此外，自动控制系统还可以通过对风电场的整体协调控制，实现风电场的无功补偿和功率限制控制，提高风电场对电网的稳定性和可靠性。
为了实现风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制，需要依靠先进的技术手段和设备。
比如，利用大数据和人工智能技术，可以对风电机组的运行数据进行深入分析和预测，通过建立智能模型和算法，实现对风电机组的自动控制和仿真优化。
风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维综述
风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维综述一、引言随着全球对可再生能源的需求增加以及对环境保护意识的不断加强，风能逐渐成为重要的可再生能源之一。
风电场作为利用风能发电的重要设施，在能源结构调整中发挥着关键作用。
而风电场的有功与无功功率控制系统的管理与运维对于风电场的稳定运行和电网的安全性具有重要意义。
本文将综述风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维相关内容。
二、风电场有功与无功功率控制系统概述1. 有功功率控制系统有功功率控制系统用于控制和调节风机的输出功率，确保风电场按照预定的发电能力稳定运行。
其主要组成部分包括风机控制器、功率转换器以及与电网进行连接的传输设备。
通过监测风速、风向、温度等环境参数，并根据预设的功率曲线，有功功率控制系统实现了对风电场内风机的输出功率的有效控制与调节。
2. 无功功率控制系统无功功率控制系统用于维持电网的稳定性，通过控制风电场的无功功率，保持电网电压的合理范围。
其主要组成包括无功发生器、电容器组以及与电网进行连接的传输设备。
无功功率控制系统能够主动响应电网的调度信号，并通过合理调节电容器的容量、投切无功发生器等方式，维持电网的无功功率平衡，提高电网的稳定性。
三、风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维1. 系统监测与故障诊断风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维的第一步是进行系统监测与故障诊断。
通过实时监测风电场的输出功率、电压、电流等参数，运维人员能够及时发现系统故障，提前做出相应的处理措施，以保证系统的正常运行。
同时，利用数据分析技术，对风机的运行状态进行评估和预测，提升系统的可靠性和运行效率。
2. 维护与保养风电场有功与无功功率控制系统的正常运行离不开维护与保养工作。
运维人员应定期对系统的关键设备进行巡检与维护，包括风机控制器、功率转换器、电容器组等。
在维护过程中，需注意设备的温度、电流等参数的监测，及时发现并处理设备的故障，以减少因设备故障带来的停机时间和维修成本。
风电场有功功率控制系统研究与应用
风电场有功功率控制系统研究与应用一、有功功率控制系统的工作原理有功功率控制系统是指通过控制发电机转子角度，来调整风电场的发电功率输出，从而保持风电场的有功功率在稳定状态下运行。
其基本工作原理是根据风机的输出功率和预期的功率曲线，通过控制风机的轴角度，来调整风机的扭矩和转速，使得风电场的发电功率始终保持在最佳状态。
通过这种方式，可以最大限度地提高风电场的发电效率，同时降低风电场对电网的影响。
有功功率控制系统通常由控制器、传感器和执行器等部件组成。
控制器负责接收传感器采集到的数据，经过处理后输出控制信号给执行器，从而实现对风机转角的调节。
传感器用于监测风机的转速、风速、电网情况等关键参数，为控制器提供必要的输入信号。
执行器则根据控制信号调整风机的转角，实现对风机的控制。
有功功率控制系统在风电场中的应用具有重要意义。
有功功率控制系统可以有效提高风电场的发电效率。
通过控制风机的转角，使得风机在不同风速下可以输出最佳的有功功率，最大限度地利用风能资源。
有功功率控制系统可以保证风电场的稳定运行。
在电网故障或电网负荷变化时，有功功率控制系统可以快速响应，通过调整风机的转角，使得风电场的有功功率保持在稳定状态，保护电网和风电场的安全运行。
有功功率控制系统还可以降低风电场对电网的影响。
通过控制风机的输出功率，可以减少因风能波动导致的电网频率和电压的波动，提高电网的稳定性和安全性。
随着风能行业的不断发展和成熟，有功功率控制系统也面临着新的挑战和机遇。
未来，有望出现更加智能化和自动化的有功功率控制系统。
通过引入先进的控制算法和人工智能技术，可以实现对风电场的全面监测和智能控制，使得风电场可以更好地适应复杂多变的外部环境。
有望出现更加柔性化和高效化的有功功率控制系统。
随着新型材料和新型技术的不断进步，有望开发出更加轻量化和高效化的风机转角控制装置，减小风机的机械损耗，提高风电场的发电效率。
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。
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风电场有功功率控制综述
发表时间：2019-03-29T16:00:29.617Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：龙玮[导读] 摘要：经济的发展，促进人们对能源需求的增大。
（上海上电电力工程有限公司上海 200090）摘要：经济的发展，促进人们对能源需求的增大。
风能作为一种清洁的可再生能源具有取之不尽、用之不竭、环境污染小、投资灵活等诸多优点。
风电场的有功功率控制是风电场可控运行的一项关键技术，控制策略的优劣直接影响到风场输出功率的稳定性、快速性、跟随性等各项性能指标，所以发展风电场的有功功率控制技术能够保证更有效地利用风能，也对电力系统的安全、稳定运行起着重要作用。
本文就风电场有功功率控制展开探讨。
关键词：风电场；风电机组；有功功率控制引言
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，各层功能及控制周期见表1。
表1风电场分层控制
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（MaximumPowerPointTracking，MPPT）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。
以减少风电机组控制系统的动作次数和平滑风电机组的功率输出为目标，通过超短期风功率预测数据确定风电机组出力趋势，来确定风电机组的出力加权系数，从而来优化风电场内有功调度指令，并与传统的固定比例分配算法以及变比例分配算法作比较，说明其控制策略的有效性。
2.3 功率增率控制模式
功率增率控制模式是对风电场输出有功功率的变化率进行限制，使风电场输出的有功功率能够保持一定的稳定性，并且能满足国家电网公司颁布的关于有功功率变化率的相关规定。
在功率增率控制模式投入运行时，风电场的输出功率在每个控制周期的变化必须在给定的斜率范围之内，且风电场的整体输出功率应该在满足斜率的前提下尽量跟随风电场的预测功率。
风电场的功率增率控制模式可以避免风电场的输出功率变化过于频繁、变化率过大，从而保证功率输出的稳定性。
该模式通常与风电场的其他控制模式组合使用，在保证输出功率斜率满足条件下，对风电场的其他方面进行控制。
2.4 分层控制策略
分层控制策略一般将风电场内的控制系统分为若干层，从场站级控制层面到单机控制层面，逐层优化调度指令，从而实现风电场有功功率控制的准确度。
在基于风电场场站级的分层控制策略中，综合运用分层递阶控制和模型预测控制方法，提出了一种含大规模风电场的电网有功调度控制方法。
以风电场场站级有功控制为研究对象，将控制策略分为群间和群内优化调度2个层面，并提出一种基于遗传算法改进的模糊C均值聚类算法，用于风电场内的机组分群，根据风电机组分群结果和分群调度思想，来实现风电场输出功率可控的目标，但本策略是在假设风电场预测功率准确的情况下进行控制的，并未深入研究风电场预测功率的准确性对调度的影响。
风电场内有功调度分为3个层次，分别是场站优化分配层、分群控制层、单机管理层，在分群控制层面，根据风电机组未来有功功率变化趋势以及负荷状态进行机组分类，值得借鉴的是，该系统加入了反馈校正环节，根据风电场实时有功功率的数据反馈，对功率组合预测模型系统进行误差反馈校正，整体提高了有功功率预测的精度。
随着装机容量的不断增加，造成风电场存在大量的弃风现象，由此风电场的控制模式发生变化，从传统的MPPT模式向限功率控制模式转变，这对风电场以及风电机组的控制策略提出了更高的设计要求。
考虑变速恒频风电机组在不同风速下的功率调节和机械特性，从电气性能，机械性能，运行维护状态3个准则层出发，提出风电场功率调节综合评价指标体系，在此评价体系中，各指标的权重使用熵值法修正的层次分析法来确定，并通过模糊综合评价对机组调节性能进行评分，进而确定调控序列，建立风电场降功率优化分配模型。
2.5 差值模式
差值模式是指风电场的有功出力按照一定的斜率升高或降低到和预测功率差值恒定的状态，并且使风电场一直保持这个差值运行。
该模式既可以在系统频率升高时降低风电场的有功功率出力，又可在系统频率降低时提高风电场的有功功率出力，达到以功率补偿斜率的目的。
在差值模式运行时，整个风电场的输出功率会与其预测功率有一个功率差值，该功率差值由电网调度提供，即相当于给整个风电场留出了一定的有功功率调度裕量。
若风电场只进行差值模式控制，则风电场的实际出力情况将完全跟随风电场不进行功率控制时的有功出力变化，只是中间相差一个恒定的功率值。
3．风电场有功功率控制展望
在分配风电场的有功功率时，应当综合考虑风机运行的状态及参数、风机的装机容量、备用容量以及电网功率调度的变化趋势。
在优化风场功率分配策略的同时，需要提高系统中各级电网调度中心的监视、分析、预警及决策能力，使风场的有功功率控制能够准确、快速的实施。
随着区域电网的风电穿透功率不断升高，并且大型风电场已经集中式的接入主干网络，传统的有功功率就地平衡的AGC控制模式不利于电网大规模的消纳风电资源，而应当充分利用省调、网调的所有调节资源，在分省功率平衡的基础上，实现更大范围内的风功率波动的平息，从而更好的发挥全网的AGC调节能力。
结语
由于风能具有不确定性，在特定情况下需要其他能源加以弥补，由此产生新的发电模式如风水协同运行等。
对于新型的发电模式，已有学者使用智能算法对其进行控制研究，但协同运行的场站级控制策略尚未涉及，后续将结合风水协同发电，研究其协同发电功率控制策略。
参考文献：
[1]叶杭冶．风力发电机组监测与控制[M]．北京：机械工业出版社，2017．
[2]谷峰．基于双馈机组风电场的功率控制研究[D]．济南：山东大学，2018．。