（大唐三门峡风力发电有限公司 河南省三门峡市 472000）
摘要：随着新能源发电的快速发展，风力发电在电网中的比重越打越大，风电场的建设与发展备受关注。在风电场的发展当中，对有功功率的控制已经成为了企业研究的主要方向，如何加强有功功率控制来对风电场发电机组进行控制，关乎着电网接纳风电的能力。对机组状态分类情况下风电场有功功率控制方法进行探究具有重要意义。笔者从风电场有功功率控制方法出发，对风电场有功功率进行系统概述，并分析机组分类模型与风电场有功功率分配算法，提出具体的控制策略，结合风电场控制评价效果指标，对风电场有功功率控制方法的应用情况进行评价，对控制方法进行有效验证。
关键词：风电机组；有功功率控制；评价指标
引言：风力是清洁能源，风力发电有助于城市电力的可持续发展。风力发电依赖于自然环境，会随着自然风力情况的变化产生波动，具有一定的间歇性。从现有城市电网建设的角度来看，风电的大规模接入会增加电网调度和运行难度，进而导致了电网系统会出现较大的波动和运行单位间的协调问题等。风电场有功功率控制可以通过风力发电机组来进行实现，在对现有风力发电技术水平的基础上，能够减少风电加入电网带来的不利影响，进而提高风电的适用性。笔者从风电场有功功率的角度出发，对风电机组状态分类下的控制方法进行以下深入探究。
一、风电场有功功率概述
风电场有功功率控制指的是风电场风力发电较为不稳定，通过协调控制各个发电机组，来实现对风力发电期望发电功率输出有功功率，具体控制系统包括三大控制模块：风电场功率控制、机组控制和功率预测[1]。各个模块实现控制的过程如下所示：
1.风力发电机组功率概率性预测。想要对风电场有功功率进行有效控制，要结合具体的风力发电信息来实现。风力发电机组的实时信息状态与越策模块将结合，来实现对超短期功率的概率性预测。超短期功率概率性预测能够对下一次控制周期功率变化进行分析，并得概率分布结果。
2.机组分类。结合以上概率性预测的结果对机组进行分类，并采取游侠哦的风电场有功功率分配策略。从策略出发，对下一次调度控制进行分配，结合各个机组升降功率能力的差异，并将分配好功率结果进行记录。
3.实现有功功率控制。在对机组功率进行分配之后，对分配结果和每个机组期望发电功率发给控制器，控制器接收到调节信息，下发控制指令，进而完成风力发电机转矩和风电场有功功率控制。
结合以上风电场有功功率控制过程，笔者提出风电机组分类模型和分配算法，结合功率分配策略的特性和概率性预测信息等，将机组模型分成七大类，并阐述分配算法。
二、风电机组分类模型与分配算法
（一）风电机组的分类
不同的风电机组在实际运行的时候存在较大的差异，由于风电机组可能会存在故障和维护等情况，需要专业技术人员进行定期检查，该部分处在特殊时期的风电机组处在待风状态。部分机组运行的区域较为特殊，处在低风、高风等区域，动作相应时间和动作控制时间存在差异[2]。为了提高风电场对风量的利用率，将弃风量降到最低，实现对风电场有功功率控制，结合以上提到的多种因素，对风电机组进行以下分类：
1.停运机组。停运机组指的是目前正处在待机停运状态的机组，该部分机组通常已经超出安全运行范围，存在故障或者需要检修。
2.低风速机组。处在低风速的机组下一预测阶段可能会产生三种情况：预测值变大、预测值不变和预测值变小。每一种情况都可以单独划分成一类情况，根据下一控制周期机组功率预测情况进行分配。
3.高风速机组。高风速机组判断方式相同，按照下一控制周期可以将输出功率分为变大、不变两种情况。
4.带风机组。指的是目前时完好状态的机组，该机组目前处在待机状态，随时可以启动运行。
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根据以上分类，能够得出风电机组分类模型，基于分类模型优化分配算法，实现风电场有功功率控制。
（二）分配算法
风电场有功功率分配算法分为两个部分，一是各种分类机组分配算法，二是发电机组功功率分配算法，两种算法按照一定的计算方式相结合，才能够准备得到分配功率[3]。两种分配算法的计算原理如下。
1.各分类机组分配算法
在对各类别机组分配算法进行计算的时候，首先要确定系统的调度指令情况，明确下次功率变化情况，并计算变化程度和调节值。根据得到的调节值，与各种机组的调节能力进行对比，而后根据调节速度的差异，对机组调节的运行进行顺序排列，最后得到实际发电功率和可发功率的极限值，计算最大功率调节值，与风电场剩余功率调节至进行对比，得出调节任务的完成结果。具体的算法可以将以上步骤进行拆分，分为升功率和降功率两种。
2.发电机组功率分配算法
发电机组都有不同的功率变化范围，因此在对发电功率进行分配的时候，应充分考虑每台机组的范围，并按照总发电功率的比例，进行适当分配。具体的计算方法是计算机组功率概率性预测结果，将概率性结果与发电机组进行匹配。
三、风电场控制效果的评价
风电场有功功率的控制应服从当地电力调度机构的指挥，迅速地对调节命令进行执行，减少风电场功率变化对电网稳定输出的影响。由于信息指令的传输、控制和调节需要一定的时间，在短短的时间内就可能会产生较大的误差。由此可以看出，调度指令的响应速度和调度的准确程度，是风电场控制效果的主要评价指标。目前，各个地区风电场并网有着明确的调度准确度要求，风电场在时段内发电力变动不能超出计划的1%[4]。同时，对调度响应时间进行记录，并控制其在一定的标注范围内。
四、风电场有功功率控制方法的应用
（一）平均分配算法的应用
结合以上风电场有功功率控制方法，对分配算法进行应用，从控制效果和评价指标来判断算法是否可行。据计算，在采用平均分配算法的时候，能够有效减少调度时间，提高调度效率和调度准确度，能够达到良好的控制效果。
（二）评价指标控制效果
从评价指标的角度对风电场有功功率进行控制，能够较好的完成电网调度的指令，并使其在标准范围内。发电力变动在1%的范围内，符合并网要求，能够保障电网的安全稳定运行。
结论
笔者从风电场机组分类的角度出发，提出了符合风电的大规模的电网调度和运行调节方法，结合各种分类机组分配算法和发电机组功功率分配算法，来实现对风电场有功功率的控制，推动我国风电场的建设的与发展，为电力企业实现对风力发电自动控制提供借鉴。
参考文献
[1]沈春.多时间尺度下考虑机组变桨动作优化的风电场有功控制系统研究[D].南京理工大学,2017.
[2]李亮.大型风电场有功功率优化调度的研究[D].华北电力大学,2015.
[3]李仕杰,王铁强,刘兴杰.基于机组分类的风电场有功功率控制策略研究[J].太阳能学报,2014,35(09):1778-1783.
[4]佘慎思,曾旭.风电场有功功率控制综述[J].装备机械,2013(03): 2-8.
作者简介
司亚楠（1990-08），男，汉族，籍贯：河南省洛阳市孟津县送庄镇，当前职务：运行班长，当前职称：助理工程师，学习：专科（初始）本科（后续），研究方向：风电。
论文作者:司亚楠
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/13
标签：功率论文; 机组论文; 风电场论文; 分配论文; 算法论文; 风电论文; 电网论文; 《电力设备》2018年第17期论文;