1.一种提高风电场惯量储备水平的有功功率控制方法,其特征在于,包含以下步骤:(1)上级调度站向风电场有功控制模块发送调度指令;
(2)风电场有功控制模块跟踪上级调度所发调度指令;
(3)经过惯量储备最大化的优化计算生成控制指令;
(4)通过功率分配模块将控制指令下发至场内各个风电机组;
步骤(3)中所述惯量储备最大化的优化计算中,包含以下步骤:S1:根据电网下发至风电场的有功功率参考值PWF·ref,建立风电场n个风电机组有功功率参考值P1·ref、P2·ref、…、Pn·ref与调度指令偏差的目标函数f1:公式(1)中,P1·ref、P2·ref、…、Pn·ref分别为风电机组1、2、…、n的有功功率参考值;
S2:根据各风电机组惯量响应退出点对应转速ω1·min、ω2·min、…、ωn·min,建立惯量控制后风电场各风电机组转速ω1、ω2、…、ωn的惯量储备目标函数f2:公式(2)中,J为风电机组的发电机与风轮归算至转子侧的总转动惯量,ω1·min、ω2·min、…、ωn·min分别为风电机组1、2、…、n的惯量响应退出点对应转速,ω1、ω2、…、ωn分别为风电机组1、2、…、n在惯量控制后的实际转速;
S3:综合S1和S2所建立的目标函数,建立风电场有功功率控制多目标优化数学模型:公式(3)中,α和β分别为两个目标函数f1、f2的权重;
S4:建立的风电场有功功率控制多目标优化数学模型,其约束条件为:Pi·min≤Pi·ref≤Pi·max (4)ωi·min≤ωi·ref≤ωi·max (6)
公式(4)中,Pi·min和Pi·max分别为机组i的有功功率下限及有功功率上限;
公式(6)中,ωi·min为第i台风电机组的惯量响应退出点对应转速,ωi·ref为第i台风电机组的参考转速,ωi·max为第i台风电机组的最高转速;
S5:利用遗传算法对上述多目标优化问题求解,寻找风电场中n台风电机组的一组有功功率参考值P1·ref、P2·ref、...、Pn·ref指令,使得多目标函数最小化;
步骤S2中,所述各风电机组惯量响应退出点对应转速如下步骤计算:S21:对于任意一台风电机组i,考虑风轮功率变化与旋转动能释放功率之间的关系,计算机组i释放旋转动能增加的输出功率、转速变化引起的风功率变化量,令两者之和为零,即:公式(7)中,Ji为机组i的发电机与风轮归算至转子侧的总转动惯量,ωi为风电机组i转子转速,Pi‑wind为机组i风轮的旋转动能,Cp(λ,β)为风能利用系数,λ为叶尖速度比,β为桨距角;
S22:对式(7)解方程,求出使机组i释放旋转动能增加的输出功率、转速变化引起的风功率变化量之和为零的转速ωexit;
S23:当步骤S22中求出的转速ωexit大于等于机组切出转速ωcutoff时,即ωexit≥ωcutoff,风电机组i的惯量响应退出点对应转速ωi·min为ωexit;当步骤S22中求出的转速ωexit小于机组切出转速ωcutoff时,即ωexit<ωcutoff,风电机组i的惯量响应退出点对应转速ωi·min为ωcutoff。
2.根据权利要求1所述的一种提高风电场惯量储备水平的有功功率控制方法,其特征在于,所述步骤S5利用遗传算法对多目标优化问题的求解过程为:S51:在约束条件范围内随机生成n个个体,每个个体均由一串二进制代码进行编码,代表初代有功指令种群;
S52:计算初代有功指令下目标函数的值,以此作为种群的适应度函数;
S53:根据初代计算所得的适应度,进行遗传算法中的选择、交叉和变异操作,衍生出新一代的个体,即新一代有功指令矩阵;
S54:循环利用适应度函数评估每一代个体的适应度,直到得到一组适应度最强的个体作为多目标优化问题的最优解。