调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略

原文作者：翟丙旭，王靖然，杨志刚，王玉林，刘晓敏，李膨源

原文标题：调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略

原文链接：

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2018&filename=DLXT201723012&uniplatform=NZKPT&v=L9NNmsIXN2hi7edwhPx_fcx-_sJqmWYmYEtaEQRs0oVlnyTE5cmjTYh_LmQAw2VH

原文来源：知网、《电力系统自动化》、2017，41(23)

笔记作者：贾西贝

1.  What

为在调峰困难时充分利用电网消纳能力，同时避免外送断面越限，本文提出了考虑发电优先级的风电有功控制策略，实现了电网调峰约束和断面约束共同作用下风电出力的协调控制。

2.  Why

风电的波动性和反调峰特性增加了电网调峰的难度，随着近年风电装机容量的快速增长，因调峰困难导致弃风的问题日益突出。

3.  How

3.1调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制原则

实际运行中，当电网因调峰困难弃风时需考虑诸多因素。为满足实际运行的需要，本文提出调峰约束下风电有功控制应遵循的原则：当电网消纳能力确定时，充分利用风电场的发电能力，尽量减少弃风；根据政策保护、风电场弃风的严重程度等因素，将所有风电场划分成不同的优先级（定期滚动更新），优先级高的风电场优先发电。

3.2调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制算法

3.2.1风电场的发电优先级划分

优先级应在确保电网安全运行前提下执行国家政策，按照并网调度协议保护各协议方的合法权益进行划分。

3.2.2考虑发电优先级的有功控制策略

有功控制策略如下。当P_t^obj＝０时，有

P_t^obj：由电网消纳能力确定的全网风电发电目标值;

P_i,t+1^ref：第t+1周期内第i个风电场的有功指令;

N：所有风电场的集合。

对于第ｊ优先级内所有具备上调能力的风电场，有功指令为：

∆P_i：第i个风电场的有功指令步长,根据风电场装机容量给定;

P_i,t^real：第i个风电场在第ｔ周期末的实际有功出力;

N_j^'：第ｊ优先级内具备上调能力的风电场集合。

对于没有上调能力的风电场，有

N_j^''：第ｊ优先级内无上调能力的风电场集合。

在完成某一优先级风电场有功指令的计算后，可求出之后各优先级风电场的剩余调峰目标值为：

N_j：第ｊ优先级内所有风电场的集合。

重复式（1）至式（4）的计算过程，直到满足条件式（5），表明剩余目标出力将被第ｊ+1优先级的风电场用完，第ｊ+1优先级风电场的有功指令如式（6）所示。

N_j+1：第ｊ+1优先级内的风电场集合。

受调峰约束影响，第ｊ+1优先级以后的各级风电场有功指令均为０。

3.2.3调峰约束与断面约束的协调

上述方法计算得出的有功指令仅考虑了调峰约束的影响， 但风电场往往受调峰和断面双重因素制约，因此，指令计算时必须考虑外送断面极限的影响。当某一优先级风电场的有功指令之和超过断面极限时，即若满足：

P_j,lim：第ｊ优先级风电场所在断面的极限。

3.2.4高优先级风电厂场钳位控制策略

若调峰目标值上调幅度超过一定阈值τ，即

则在计算完第ｊ优先级风电场的指令后，剩余调峰目标值按如下公式计算：

M'：所有具备上调能力的断面集合；

M''：所有无上调能力的断面集合。

3.2.5指令周期内调峰目标值校验和强制触发

本文设计了指令周期内调峰目标值校验策略：指令周期内，将所有风电场的总出力与调峰目标值进行比较，若总出力大于调峰目标值，将强制下调风电场指令，即若满足：

则下调所有风电场指令：

为避免在一个指令周期内多次出现强制触发，可根据指令周期的长短设定允许的触发次数。

3.2.6 考虑发电优先级的风电有功控制策略计算流程

控制策略计算流程如图1所示。

图1 风电有功控制策略计算流程

4. Conclusion

目前，冀北电网已经运行了本文所提及的策略，并证明了其有效性。该策略充分利用了电网的消纳能力和外送断面容量，采用钳位控制策略避免了当电网消纳能力快速增加时风电场快速启停风机的现象。

5. Review

1.本文提出的策略按照弃风的严重程度，为各风电场设定不同发电优先级，并结合电网的消纳能力、风电场的装机容量和发电能力等因素计算各风电场的有功指令，作者提出了一种高优先级风电场指令按断面极限钳位的算法，即当调峰目标值快速增加时，提前预留高优先级风电场的上调空间，当其达到最大发电能力时再把剩余的消纳空间分配给低优先级的风电场。目前此策略在冀北电网已经得到实践认证。

2.如何将短期和超短期风功率预测纳入有功控制，与火电、水电调峰策略的协调配合，以及适应柔性直流电网的风电有功控制？

原文始发于微信公众号（CTS纵横安全实验室）：调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略