一种风电场有功功率分配方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种风电场有功功率分配方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、风电场有功功率分配主要由场站能量管理平台来调节单台风电机组输出功率，从而使场站整体功率满足电网限电需要。

2、在对风电场有功功率进行分配时，可以利用直驱风电机组在低风速段和双馈风电机组在高风速段的能效的优劣势实现风电场有功功率分配，但是风电机组的整体能效可能有所降低；还可以利用基于风电机组的实时运转状态对风电场内的风电机组进行有功功率分配，在分配有功功率时依据最小项状态、中间项状态进行优化，但是这种方法由于风电场通常所处的运行环境恶劣，风电机组为旋转机械，其轴系系统、发电机系统由于长期频繁变速运行，极易因疲劳过度而导致严重故障，长期运行后风电机组和风电机组能效会受到严重影响。

3、综上所述，如何在实现风电场有功功率分配的同时，提高风电机组运行能效、延长风电机组运行寿命是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风电场有功功率分配方法、装置、设备及存储介质，在实现风电场有功功率分配的同时，提高风电机组运行能效、延长风电机组运行寿命。其具体方案如下：

2、第一方面，本技术公开了一种风电场有功功率分配方法，包括：

3、获取风电机组的历史运行数据，根据所述历史运行数据确定所述风电机组的实际运行功率曲线；

4、基于所述实际运行功率曲线计算所述风电机组的实际年发电量，并根据所述风电机组的理论运行功率曲线确定所述风电机组的理论年发电量；

5、通过所述实际年发电量和所述理论年发电量确定所述风电机组的电量提升百分量，基于所述电量提升百分量以及风电场的有功功率构建目标优化函数；

6、基于所述目标优化函数确定所述风电场的风电机组数量，通过所述风电机组数量对所述风电场的有功功率进行分配。

7、可选的，所述获取风电机组的历史运行数据，根据所述历史运行数据确定所述风电机组的实际运行功率曲线，包括：

8、获取风电机组的历史运行数据，将所述历史运行数据中满足预设异常条件的数据进行删除，以得到目标运行数据；

9、基于预设间隔对风速区间进行切分，以得到各目标区间，并利用所述目标运行数据和所述目标区间计算各所述目标区间对应的平均风速和平均输出功率，根据各所述目标区间对应的平均风速和平均输出功率确定所述风电机组的实际运行功率曲线。

10、可选的，所述预设异常条件包括风速大于预设切出风速或小于预设切入风速、所述风速小于所述预设切出风速且所述风速大于所述预设切入风速时所述风电机组功率小于或等于零、风电机组可编程逻辑控制器的状态位为预设停机状态位或预设限功率状态位、所述风速小于第一预设风速值时对风偏角大于或等于第一预设角度阈值以及所述风速大于或等于所述第一预设风速值时所述对风偏角大于或等于第二预设角度阈值中的任意一种或几种的组合。

11、可选的，所述利用所述目标运行数据和所述目标区间计算各所述目标区间对应的平均风速和平均输出功率，根据各所述目标区间对应的平均风速和平均输出功率确定所述风电机组的实际运行功率曲线，包括：

12、利用所述目标运行数据和预设平均风速计算公式计算各所述目标区间的平均风速，利用所述目标运行数据和预设平均功率输出计算公式计算各所述目标区间的平均输出功率，根据各所述目标区间对应的平均风速和平均输出功率确定所述风电机组的实际运行功率曲线；其中，所述预设平均风速计算公式为：

13、；

14、其中，vi为第i个所述目标区间的平均风速，ni为第i个所述目标区间中取值数据点的个数，vj为第i个所述目标区间中第j个取值数据点的风速；

15、所述预设平均输出功率计算公式为：

16、；

17、其中，pi为第i个所述目标区间的平均输出功率，ni为第i个所述目标区间中取值数据点的个数，pj为第i个所述目标区间中第j个取值数据点的输出功率。

18、可选的，所述基于所述实际运行功率曲线计算所述风电机组的实际年发电量，并根据所述风电机组的理论运行功率曲线确定所述风电机组的理论年发电量，包括：

19、基于年发电量计算公式和所述实际运行功率曲线计算所述风电机组的实际年发电量，根据所述年发电量计算公式和所述风电机组的理论运行功率曲线确定所述风电机组的理论年发电量；其中，所述年发电量计算公式为：

20、；

21、其中，nh为年发电小时数，n为所述目标区间的总数，f(vi)为第i个所述目标区间的平均风速的瑞利累积概率分布函数，f(vi-1)为第i-1个所述目标区间的平均风速的瑞利累积概率分布函数，pi为第i个所述目标区间的平均输出功率，pi-1为第i-1个所述目标区间的平均输出功率，其中，所述瑞利累积概率分布函数为：

22、；

23、其中，f(v)为风速的瑞利累积概率分布函数，vave为轮毂高度的年平均风速，v为风速。

24、可选的，所述通过所述实际年发电量和所述理论年发电量确定所述风电机组的电量提升百分量，包括：

25、根据电量提升百分量计算公式通过所述实际年发电量和所述理论年发电量确定所述风电机组的电量提升百分量；所述电量提升百分量计算公式为：

26、；

27、其中，αi为所述电量提升百分量，为所述实际年发电量，为所述理论年发电量。

28、可选的，所述基于所述电量提升百分量以及风电场的有功功率构建目标优化函数，包括：

29、基于所述电量提升百分量以及所述风电场的有功功率构建所述目标优化函数；

30、所述目标优化函数为：

31、；

32、其中，l为所述目标优化函数，sin为所述风电机组的下一时刻运行状态，sin-1为所述风电机组的当前时刻运行状态，pi*为所述风电机组当前风速下的实际输出功率，pagc为所述风电场的有功功率，αi为所述风电机组的所述电量提升百分量、αmax为所述风电机组的所述电量提升百分量的最大值，c1、c2、c3为权重系数。

33、第二方面，本技术公开了一种风电场有功功率分配装置，包括：

34、功率曲线确定模块，用于获取风电机组的历史运行数据，根据所述历史运行数据确定所述风电机组的实际运行功率曲线；

35、年发电量确定模块，用于基于所述实际运行功率曲线计算所述风电机组的实际年发电量，并根据所述风电机组的理论运行功率曲线确定所述风电机组的理论年发电量；

36、优化函数构建模块，用于通过所述实际年发电量和所述理论年发电量确定所述风电机组的电量提升百分量，基于所述电量提升百分量以及风电场的有功功率构建目标优化函数；

37、有功功率分配模块，用于基于所述目标优化函数确定所述风电场的风电机组数量，通过所述风电机组数量对所述风电场的有功功率进行分配。

38、第三方面，本技术公开了一种电子设备，包括：

39、存储器，用于保存计算机程序；

40、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述的风电场有功功率分配方法的步骤。

41、第四方面，本技术公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的风电场有功功率分配方法的步骤。

42、本技术在对风电场内的风电机组进行有功功率分配时，首先获取风电机组的历史运行数据，根据所述历史运行数据确定所述风电机组的实际运行功率曲线；然后基于所述实际运行功率曲线计算所述风电机组的实际年发电量，并根据所述风电机组的理论运行功率曲线确定所述风电机组的理论年发电量；通过所述实际年发电量和所述理论年发电量确定所述风电机组的电量提升百分量，基于所述电量提升百分量以及风电场的有功功率构建目标优化函数；最后基于所述目标优化函数确定所述风电场的风电机组数量，通过所述风电机组数量对所述风电场的有功功率进行分配。可见，本技术中先利用风电机组历史的运行数据确定出风电机组的实际运行功率曲线，基于风电机组的实际运行功率曲线和出厂时给定风电机组的理论运行功率曲线计算得出风电机组的实际年发电量和理论年发电量，从而计算得出风电机组的电量提升百分量，并利用电量提升百分量和风电场的有功功率构建目标优化函数，在构建目标优化函数时考虑到了风电机组的历史运行情况及整年的电量提升百分量，考虑到了长时间尺度下运行环境对风电场内风电机组能效的影响，从而根据目标优化函数计算得出需要的风电机组数量，并基于风电机组数量对风电场有功功率进行分配，实现了提高风电机组整体运行能效以及延长风电机组运行寿命的目的。