一种新能源场站、发电单元的功率控制方法及装置

技术领域

本发明属于新能源发电技术领域，具体涉及一种新能源场站、发电单元的功率控制方法及装置。

背景技术

现如今，新能源场站的系统框架如图1所示，包括调度层、厂站层和现场层三层架构。调度层中设置有电网调度系统新能源调度中心，厂站层中设置有新能源快速功率控制装置，现场层中设置有多个新能源发电单元，分别为新能源发电单元1、新能源发电单元2、……、新能源发电单元n。

新能源快速功率控制装置用于根据获取的并网点频率计算功率调整值，计算出的功率调整值叠加至电网调度系统新能源调度中心下发的AGC(自动有功控制)的负荷指令值，从而得到一次调频负荷响应指令值P

1)AGC的控制周期较长，在控制周期间隔内，并网点功率可能发生变化，导致AGC负荷指令值与并网点功率不一致，最终导致调节出现偏差。

2)新能源场站中的新能源发电单元类型较多，包括储能、风机、光伏等，这些不同类型的发电单元按照同样的要求来操作，不利于配置储能的新能源场站的频率调节。

3)风电场的控制对象仅有能管平台，计算结果P可以直接下发给能管平台。但光伏存在多个控制对象，目前一次调频负荷响应指令值P是按照平均分配的方式分配给各控制对象，是一种粗放的盲发方式，由于每个控制对象的状态有可能不同，不利于快速精准的控制功率达到预期目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源场站、发电单元的功率控制方法及装置，用以解决现有技术中无法快速精准地控制功率达到预期目标的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新能源场站中发电单元的功率控制方法，包括如下步骤：

1)获取并网点的功率目标值，将并网点的功率目标值减去并网点的功率实际值得到并网点的功率总调整值，将并网点的功率总调整值作为并网点的功率当前调整值；

2)选择某一优先级下各发电单元，并计算该优先级下各发电单元的功率可调值，比较并网点的功率当前调整值与该优先级下所有发电单元的功率可调值的和：

若并网点的功率当前调整值大于所有发电单元的功率可调值的和，则将并网点的功率当前调整值减去所有发电单元的功率可调值的和，更新并网点的功率当前调整值为得到的差值，再选择下一优先级下的各发电单元重新执行步骤2)，直至并网点的功率当前调整值小于等于所有发电单元的功率可调值的和；

若并网点的功率当前调整值小于等于所有发电单元的功率可调值的和，则计算并网点的功率当前调整值与所有发电单元的功率可调值和的比值，将得到的比值记为该优先级下各发电单元的功率调节比例；

3)根据所选择的每个优先级下每个发电单元的功率调节比例、每个发电单元的功率可调值以及每个发电单元的功率实时值，计算得到所选择的每个发电单元的功率指令值，并下发给各发电单元，使各发电单元依据其功率指令值工作。

其有益效果为：本发明在计算得到并网点的功率总调整值后，并非将该值直接下发给发电单元，而是首先计算并网点的功率目标值与并网点的功率实际值的差值，利用该差值进行后续的功率分配处理，避免调节误差，进而将所有发电单元进行优先级划分，在优先级较高的发电单元能够消化计算出的差值的情况下，仅利用该优先级较高的发电单元进行功率控制，在优先级较高的发电单元不能消化计算出的差值的情况下，再结合优先级较低的发电单元，使优先级较高和优先级较低的发电单元共同配合工作以实现消化计算出的差值。而且，本发明方法计算出每个参与消化的发电单元的功率指令值，并下发给各发电单元，实现了精确调控，利于快速精准地控制功率达到预期目标以及新能源场站的频率调节。

进一步地，某一优先级下各发电单元的功率可调值为：

式中，ΔP

其有益效果为：结合并网点的频率、一次调频上扰死区频率限值、一次调频下扰死区频率限值、功率理论值、功率实时值和功率可调下限值综合计算，能够准确计算出每个发电单元的可调值，为每个发电单元的功率分配打下基础。

进一步地，每个发电单元的功率指令值为：

P

式中，P

进一步地，步骤1)中，并网点的功率目标值为：

P

式中，P

/>

式中，f为并网点的频率；f

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种新能源场站中发电单元的功率控制装置，包括处理器，所述处理器用于执行计算机程序指令，以实现上述介绍的新能源场站中发电单元的功率控制方法，并达到与该方法相同的有益效果。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种新能源场站，包括控制系统和多个发电单元，所述发电单元用于根据控制系统下发的功率指令值工作，所述控制系统用于：

1)获取并网点的功率目标值，将并网点的功率目标值减去并网点的功率实际值得到并网点的功率总调整值，将并网点的功率总调整值作为并网点的功率当前调整值；

2)选择某一优先级下各发电单元，并计算该优先级下各发电单元的功率可调值，比较并网点的功率当前调整值与该优先级下所有发电单元的功率可调值的和：

若并网点的功率当前调整值大于所有发电单元的功率可调值的和，则将并网点的功率当前调整值减去所有发电单元的功率可调值的和，更新并网点的功率当前调整值为得到的差值，再选择下一优先级下的各发电单元重新执行步骤2)，直至并网点的功率当前调整值小于等于所有发电单元的功率可调值的和；

若并网点的功率当前调整值小于等于所有发电单元的功率可调值的和，则计算并网点的功率当前调整值与所有发电单元的功率可调值和的比值，将得到的比值记为该优先级下各发电单元的功率调节比例；

3)根据所选择的每个优先级下每个发电单元的功率调节比例、每个发电单元的功率可调值以及每个发电单元的功率实时值，计算得到每个发电单元的功率指令值，并下发给各发电单元。

其有益效果为：本发明的新能源场站，场站中的控制系统采用了本发明的一种新能源场站中发电单元的功率控制方法进行各发电单元的功率分配。该方法在计算得到并网点的功率总调整值后，并非将该值直接下发给发电单元，而是首先计算并网点的功率目标值与并网点的功率实际值的差值，利用该差值进行后续的功率分配处理，避免调节误差，进而将所有发电单元进行优先级划分，在优先级较高的发电单元能够消化计算出的差值的情况下，仅利用该优先级较高的发电单元进行功率控制，在优先级较高的发电单元不能消化计算出的差值的情况下，再结合优先级较低的发电单元，使优先级较高和优先级较低的发电单元共同配合工作以实现消化计算出的差值。而且，本发明方法计算出每个参与消化的发电单元的功率指令值，并下发给各发电单元，实现了精确调控，利于快速精准地控制功率达到预期目标以及新能源场站的频率调节。

进一步地，还包括采集装置，所述采集装置用于采集并网点的电压和电流并发送给所述控制系统，所述控制系统还用于根据并网点的电压和电流计算得到所述并网点的功率实际值。

其有益效果为：利用实际采集的并网点的电压和电流能够准确计算出并网点的功率实际值。

进一步地，所述控制系统与每个发电单元之间均通过以太网连接。

其有益效果为：利用以太网可以实现控制系统快速且准确下发各发电单元的功率指令值。

进一步地，多个发电单元的类型包括储能、风机和光伏，且各发电单元的优先级按照类型划分，类型为储能的发电单元的优先级最高。

其有益效果为：储能受天气影响较小，将其的优先级设置的最高可以保证整个新能源场站供电工作的开展。

进一步地，某一优先级下各发电单元的功率可调值为：

式中，ΔP

其有益效果为：结合并网点的频率、一次调频上扰死区频率限值、一次调频下扰死区频率限值、功率理论值、功率实时值和功率可调下限值综合计算，能够准确计算出每个发电单元的可调值，为每个发电单元的功率分配打下基础。

附图说明

图1是新能源场站的系统架构图；

图2是本发明的新能源场站中发电单元的功率控制方法的流程图；

图3是本发明的新能源场站中发电单元的功率控制装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

新能源场站实施例：

本发明的一种新能源场站实施例，其整体架构如图1所示，包括控制系统、位于现场层的多个新能源发电单元、以及位于厂站层的采集装置，控制系统包括处于调度层的电网调度系统新能源调度中心和处于厂站层的新能源快速功率控制装置。

采集装置包括电压互感器和电流互感器，分别用于采集并网点的电压和电流，并将采集的数据发送给新能源快速功率控制装置。电网调度系统新能源调度中心用于下发AGC的负荷指令值P

下面对新能源快速功率控制装置所采用的新能源场站中发电单元的功率控制方法进行详细介绍，其整体流程如图2所示。

步骤一，通过下垂特性曲线函数初步计算得到并网点的功率调整值ΔP

式中，f为并网点的频率；f

步骤二，将并网点的功率调整值ΔP

P

步骤三，并网点的功率总调整值ΔP的计算。

ΔP＝|P

式中，P

步骤四，将并网点的功率总调整值ΔP进行分配。考虑到储能的功率控制优势，储能、风机、光伏设置为不同的优先级，本实施例中设置储能的优先级最高，设置为1，光伏和风机可设置相同的优先级，设置为2。功率总调整值ΔP先分配给储能，储能不足的情况下，再分配给风机和光伏。分配采用等比例模式。具体过程如下：

1、将并网点的功率总调整值ΔP作为并网点的功率当前调整值ΔP

2、先选择某一优先级，第一次时选择优先级1，计算选择的优先级下的每个新能源发电单元的功率可调值。每个优先级下的每个新能源发电单元的计算原理相同，具体计算公式如下：

式中，ΔP

3、判断并网点的功率当前调整值的绝对值|ΔP

若|ΔP

若|ΔP

4、根据所选择的每个优先级下每个新能源发电单元的功率调节比例、每个新能源发电单元的功率可调值以及每个新能源发电单元的功率实时值，计算得到所选择的每个新能源发电单元的功率指令值：

P

式中，P

步骤五，将步骤四中计算得到的P

本实施例中各个新能源发电单元优先级按照类型来划分，且总共设置了2个优先级，即，将所有的储能的优先级设置为最高，所有风机和光伏的优先级设置为次高。作为其他实施方式，可设置风机和光伏的优先级不相同，可根据天气情况设置其中一种的优先级高于另一种的优先级，例如在梅雨季节，可设置风机的优先级高于光伏。而且，还可不完全按照类型来划分优先级，例如，设置部分储能的优先级最高，剩余储能的优先级次高，光伏和风机的优先级最低。

综上，本发明具有如下特点：1)AGC负荷指令与并网点功率不一致情况下，一次调频装置避免了调节偏差；2)一次调频装置设置了优先级，优化了含储能的新能源场站控制策略；3)针对光伏含多个控制对象的情况，提出一种基于被控对象实时功率的分发策略。

新能源场站中发电单元的功率控制方法实施例：

本发明一种新能源场站中发电单元的功率控制方法实施例，该控制方法的主要思想在于首先将并网点的功率目标值减去并网点的功率实际值得到并网点的功率总调整值，然后将所有发电单元进行优先级划分，按照优先级高低来消化功率总调整值，以计算出每个发电单元的功率指令值。具体实施该方法的整体流程如图2所示，同新能源场站实施例中介绍的一种新能源场站中发电单元的功率控制方法一致。由于在新能源场站实施例中对该方法已做了详细介绍，因而本实施不再赘述。

新能源场站中发电单元的功率控制装置实施例：

本发明的一种新能源场站中发电单元的功率控制装置实施例，其结构如图3所示，包括存储器、处理器和内部总线，处理器、存储器之间通过内部总线完成相互间的通信和数据交互。存储器包括至少一个存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器中的软件程序以及模块，执行各种功能应用以及数据处理，实现本发明的新能源场站实施例中介绍的一种新能源场站中发电单元的功率控制方法。

其中，处理器可以为微处理器MCU、可编程逻辑器件FPGA等处理装置。存储器可为利用电能方式存储信息的各式存储器，例如RAM、ROM等；也可为利用磁能方式存储信息的各式存储器，例如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘等；还可为利用光学方式存储信息的各式存储器，例如CD、DVD等；当然，还可为其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围。