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申请/专利权人：江苏方天电力技术有限公司

摘要：本发明公开了一种风电场一次调频控制方法、装置及存储介质，所述方法包括获取风电场中风机的风速数据，将所述风速数据输入差分自回归移动平均模型，获得风电场未来风速的预测数据；将风电场未来风速的预测数据输入Bi‑NMPC模型中，所述Bi‑NMPC模型包括U‑MPC模型和L‑NMPC模型；利用U‑MPC模型对风电场未来风速的预测数据进行处理，得到风机参考功率分配数据；利用L‑NMPC模型对风机参考功率分配数据进行处理，得到不同的控制信号；以控制所述风电场中每台风机的出力；本发明可以有效地利用风电场中每台风机的频率调节潜力，实现不同风速下的合理功率分配，获得更好的一次调频控制效果。

主权项：1.一种风电场一次调频控制方法，其特征在于，包括：获取风电场中风机的风速数据，将所述风速数据输入差分自回归移动平均模型，获得风电场未来风速的预测数据；将风电场未来风速的预测数据输入预构建的Bi-NMPC模型中，所述Bi-NMPC模型包括U-MPC模型和L-NMPC模型；利用U-MPC模型对风电场未来风速的预测数据进行处理，得到风机参考功率分配数据；利用L-NMPC模型对风机参考功率分配数据进行处理，得到不同的控制信号；根据所述控制信号控制所述风电场中每台风机的出力；所述利用U-MPC模型对风电场未来风速的预测数据进行处理，得到风机参考功率分配数据，包括：定义U-MPC模型的目标函数为： 18；式中，为在时刻预测的第时刻的状态量的转置矩阵，为在时刻预测的第时刻的状态量，由公式（12）确定，为U-MPC模型的目标输出，为计算出的下层控制器参考输入信号的转置矩阵，为下层控制器参考输入信号，为在时刻预测的第时刻的下层控制器参考输入信号转置矩阵，为在在时刻预测的第时刻的下层控制器参考输入信号矩阵，为U-MPC模型输出变量的对角加权矩阵；为U-MPC模型控制变量的对角加权矩阵，为小于时长的时间点；控制信号功率过程中，常规机组和风电场第台风机满足的公式如下： 19； 20；式中，为时刻下火电机组的有功出力，、为火电机组有功出力上下限，、为风电场内机组爬坡约束；为第台风机的有功出力；对每台风机所蕴含的转子动能进行评估，得到风机参考功率分配数据的计算公式如下： 21；式中，为时场站刻给第台风机下发的风机参考功率分配数据，为调度期间给风电场下达的总调度指令，为第台风机在考虑尾流效应与时滞效应修正下输出功率，为风电场理论输出总功率；所述利用L-NMPC模型对风机参考功率分配数据进行处理，得到不同的控制信号，包括：确定运行在最大功率点跟踪模式下的风机的风能利用系数，公式如下： 22；式中，、与分别为风能利用系数二次项、一次项与常数项系数，为风机叶尖速比，为风能利用系数；设定风能利用系数中风速和桨距角的变化在每一个控制周期指令下达时刻保持不变，在式22的基础上，将第台风机的风能利用系数通过泰勒公式展开第台风机的转子转速得到： 23；式中，与为转速一次项系数和常数项系数，为风机转子转速；改写风电场内第台风机转子运动方程： 24；式中，为第台风机的转速的一阶导数；为第台风机的转子转速；为风机转动惯量，是吹入第台风机的尾流风，是下达给风机转子变流侧的控制信号；结合式23和式24得到： 25；式中，、均为中间参数，、；将风电场内第台风机的转子转速、电磁功率的控制信号分别设为状态变量与控制变量，则转速层状态方程： 26；式中，为转速层状态方程的一阶倒数；为电磁功率的控制信号；为风电场内第台风机的转子转速；将式26离散化处理得到L-NMPC模型： 27；式中，表示在时刻预测的第时刻的风电场内第台风机的转子转速；表示时刻的中间参数；表示在时刻预测的第时刻的电磁功率的控制信号；表示在时刻预测的第时刻的风电场内第台风机的转子转速；表示采样周期；以小时间尺度滚动优化L-NMPC模型输出的控制信号，计算公式如下： 28；式中，表示在时刻预测的第时刻的电磁功率的控制信号；为小时间尺度下的预测时长，为L-NMPC模型输出的控制信号；为风电场内第台风机的转子转速矩阵的转置矩阵；为在时刻预测的第时刻的风电场内第台风机的转子转速矩阵的转置矩阵，为在时刻预测的第时刻的风电场内第台风机的转子转速矩阵的转置矩阵，为L-NMPC模型输出变量的对角加权矩阵；为L-NMPC模型控制变量的对角加权矩阵，为第台风机接收到的风机参考功率分配数据，由公式21确定，为松弛变量，为在时刻预测的第时刻的松弛变量的转置矩阵；为在时刻预测的第时刻的松弛变量的矩阵；满足以下约束： 29；式中，为风机接收到的风机参考功率分配数据。

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