王致杰，孫叢叢，江秀臣，劉三明，王東偉，盛戈皞

(1. 上海電機(jī)學(xué)院 電氣學(xué)院，上海 201306； 2. 上海交通大學(xué) 電氣工程系，上海 200240)

0 引 言

風(fēng)電爬坡事件會給電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的沖擊，尤其是下爬坡事件發(fā)生時，供給側(cè)對風(fēng)電進(jìn)行大面積的切機(jī)保護(hù)處理，造成電網(wǎng)供電能力不足，從而導(dǎo)致系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，頻率下降，電能質(zhì)量低于國家標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重情況下，電網(wǎng)必須切負(fù)荷處理，給電網(wǎng)用戶帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何對風(fēng)電爬坡事件進(jìn)行有效控制，以提高風(fēng)電出力的可控性和穩(wěn)定性，降低風(fēng)電爬坡對電網(wǎng)的影響，具有重要的研究意義。

由于風(fēng)電爬坡事件對電網(wǎng)具有較大的影響，目前國內(nèi)外學(xué)者主要從電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)頻調(diào)峰、調(diào)壓以及功率平滑等方面對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了研究，并給出了相應(yīng)的控制策略。文獻(xiàn)[1]介紹了備用功率控制(PRC)策略和改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的控制策略，達(dá)到電網(wǎng)調(diào)頻的目的。文獻(xiàn)[2]也是通過增加頻率控制策略改變雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制方式，從而改變風(fēng)機(jī)的有功出力，進(jìn)一步改變系統(tǒng)的頻率，實(shí)現(xiàn)頻率控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率的目的。文獻(xiàn)[1-2]是通過各類方式調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)進(jìn)而調(diào)頻調(diào)峰，其控制方式的時間較短，但是風(fēng)電爬坡也有其一定的獨(dú)特性，即風(fēng)電爬坡的時間一般較長，采用上述的控制方式，其達(dá)到的風(fēng)電爬坡控制效果相對有限。文獻(xiàn)[3]在模糊控制的基礎(chǔ)上，建立了變槳距控制和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制模型，給出了相應(yīng)的控制理論，該策略從低速到高速范圍內(nèi)，通過協(xié)調(diào)槳距與轉(zhuǎn)速之間的控制策略，使其輸出更加平滑的有功出力，但并未給出變槳距和變速協(xié)調(diào)的詳細(xì)控制方法。文獻(xiàn)[4]綜合采用變槳距控制和超速法相結(jié)合的控制策略實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組長時間的有功減載功能，其中變槳距控制實(shí)現(xiàn)變風(fēng)輪的槳距角調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的出力功率的功能;而超速法實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)調(diào)整風(fēng)電機(jī)組有功出力的目標(biāo)，兩者相互協(xié)調(diào)配合作用，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)頻需要。文獻(xiàn)[5-8]為了增加電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，介紹了變速控制和變槳距控制的協(xié)調(diào)方法，它們相互協(xié)調(diào)配合，共同改善電力系統(tǒng)的頻率特性。文獻(xiàn)[9-12]為了保持風(fēng)電出力的平穩(wěn)性，在風(fēng)速變化時，通過快速改善了風(fēng)機(jī)的出力特性，維持其出力的平穩(wěn)變化。文獻(xiàn)[13-15]為了提高電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，通過改變風(fēng)機(jī)的無功功率輸出特性，協(xié)調(diào)有功輸出功率。

基于上述考慮，文中建立了基于優(yōu)先級排序的聚類風(fēng)電機(jī)組爬坡有限度控制策略。首先，針對風(fēng)電爬坡事件整個過程，將爬坡過程分為爬坡前的預(yù)防控制、爬坡中控制和爬坡后的恢復(fù)控制3個階段，建立有限度控制模型。其次，針對爬坡過程中眾多風(fēng)電機(jī)組出力波動過程的多樣性特點(diǎn)，綜合采用相似性度量方法和模糊C均值算法聚類方法對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行聚類分析，將風(fēng)電機(jī)組分類；再次，針對不同類別的風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電機(jī)組有限的控制能力，提出了基于優(yōu)先級排序的各類風(fēng)電機(jī)組的有限度控制策略，以提高風(fēng)電場輸出功率的穩(wěn)定性和可控性。最后通過算例仿真驗(yàn)證文中控制策略的有效性。

1 風(fēng)電爬坡過程分段

由于對風(fēng)電場或場群的功率控制是在有限的程度上進(jìn)行的，因此風(fēng)電功率爬坡控制也稱為有限度控制策略[16]，風(fēng)電爬坡有限度控制策略如圖1所示。

由于整個風(fēng)電爬坡過程是一個長時間段，且在不同的時間段具有不同的特性，因此首先對爬坡過程進(jìn)行分段處理。在有限度控制策略中，將整個爬坡過程分為3個階段：第一階段為預(yù)防控制階段，即t0～t1時間段，其作用是為防止風(fēng)電功率突變對電網(wǎng)的影響，即風(fēng)電功率的強(qiáng)波動性及不確定性會對電網(wǎng)運(yùn)行造成一定危害，提前增加風(fēng)電輸出功率，使風(fēng)電輸出功率緩慢增加，從而降低爬坡率，增加風(fēng)電機(jī)組的可控性和穩(wěn)定性；第二階段為爬坡控制階段，即t1～t2時間段，其作用是針對各類風(fēng)機(jī)有限的控制能力，協(xié)調(diào)各類風(fēng)電機(jī)組工作，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制策略，從而有效地跟蹤目標(biāo)出力計劃；第三階段為恢復(fù)控制階段，即t2～t3時間段，其作用是減輕各類風(fēng)電機(jī)組的負(fù)載，使其達(dá)到額定的最佳工作狀態(tài)或達(dá)到額定的目標(biāo)出力計劃。風(fēng)電爬坡分段過程如圖2所示。

圖1 風(fēng)電爬坡有限度控制模型

圖2 風(fēng)電爬坡過程分段圖

采用預(yù)防控制可以降低爬坡率，因此需要提前判斷高爬坡率和低爬坡率階段，從而進(jìn)行預(yù)防控制，低爬坡率和高爬坡率的定義如下：

(1)低爬坡率時間段：

(1)

式中Pi為i時刻的風(fēng)電功率值；ΔT為兩個時間段的間隔；λL為爬坡率的閾值，該參數(shù)主要體現(xiàn)爬坡率相對大小的分界，由目標(biāo)控制要求和風(fēng)電場具體特性設(shè)置數(shù)值；

(2)高爬坡率時間段：

(2)

對于高爬坡率段，根據(jù)圖1的有限度控制模型理論，應(yīng)考慮預(yù)防控制，以達(dá)到降低爬坡率，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場穩(wěn)定運(yùn)行的效果。

2 風(fēng)電機(jī)組的相似性分析與聚類

針對風(fēng)電機(jī)組出力波動過程具有多樣性的特點(diǎn)，文中基于風(fēng)電場歷史功率數(shù)據(jù)，采用時間序列的相似性度量的數(shù)據(jù)挖掘方法找出數(shù)據(jù)間的相似性，然后采用模糊C均值算法對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行聚類分析，以降低風(fēng)電機(jī)組類別，提高計算速度。

2.1 基于時間序列的相似性度量算法

該方法能夠充分考慮功率序列幅度、偏移、噪聲等問題，應(yīng)用基于規(guī)范變換的方法來求取功率序列的相似判定矩陣，很好地處理了由于其歐式距離太大而不滿足聚類條件的問題。其基本思想是：設(shè)窗口寬度為n，將要分析的原始序列分成m段，則原始序列變?yōu)閤={p1,p2,...,pm}，用式(3)進(jìn)行序列的偏移變化和幅度縮放[17]。

(3)

2.2 模糊C均值算法

模糊C均值聚類算法(FCM)是先取出n個向量，將其分為c個模糊組，再求各個模糊組的聚類中心，使其滿足非相似性指標(biāo)的價值函數(shù)為最小的條件[18]。

模糊C均值算法的輸入數(shù)據(jù)集的隸屬度之和總等于1。

(4)

那么，模糊C均值(FCM)的目標(biāo)函數(shù)就是：

(5)

若對一個矩陣序列來說，則模糊C均值構(gòu)造如下，新的目標(biāo)函數(shù)為：

(6)

式中λj是式(4)約束條件的拉格朗日乘子。

對所有輸入?yún)⒘壳髮?dǎo)，使式(6)達(dá)到最小的必要條件為：

(7)

(8)

2.3 風(fēng)電機(jī)組的聚類分析

首先采用時間序列的相似性度量方法將輸入的風(fēng)電機(jī)組歷史功率數(shù)據(jù)序列根據(jù)式(3)進(jìn)行變換，然后設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)差閾值判定變換后的兩功率序列是否相似，若相似，則相似判定矩陣中對應(yīng)位置記為1，若不相似，則相似判定矩陣對應(yīng)位置記為0，若輸入的為k個歷史功率序列，則由此得到一個k×k的相似判定矩陣，此為模糊C均值的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法；通過相似判定矩陣的計算，得到的變換后的數(shù)據(jù)集，作為模糊C均值的輸入數(shù)據(jù)，然后在模糊C均值算法中，設(shè)定合適的聚類類別數(shù)可以得到各個樣本到類內(nèi)中心的聚類，設(shè)定合適的隸屬度閾值，便得到所需要的聚類結(jié)果。聚類過程如圖3所示。

圖3 風(fēng)電機(jī)組的聚類模型

為了方便描述上述的各類風(fēng)電機(jī)組的控制策略，現(xiàn)將聚類結(jié)果命名為A、B和C類共3類風(fēng)電機(jī)組。A類風(fēng)電機(jī)組表示完全可控的風(fēng)機(jī)，即歷史數(shù)據(jù)中，此類風(fēng)電機(jī)組性能較好，未出現(xiàn)過故障；B類風(fēng)電機(jī)組表示性能良好的半可控的風(fēng)機(jī)，即歷史數(shù)據(jù)中，長時間能夠正常工作，性能良好，偶爾出現(xiàn)過故障的風(fēng)電機(jī)組；C類風(fēng)電機(jī)組表示性能一般的半可控風(fēng)機(jī)，即歷史數(shù)據(jù)中，短時間內(nèi)能夠正常工作，當(dāng)外界環(huán)境變化時，容易出現(xiàn)故障的風(fēng)電機(jī)組；若風(fēng)電場中含有時常出現(xiàn)故障的風(fēng)電機(jī)組，屬于不可控機(jī)組，不在此聚類控制的考慮范圍內(nèi)，在采用算法聚類之前，統(tǒng)一規(guī)劃到D類機(jī)組，D類風(fēng)機(jī)不參與風(fēng)電爬坡的控制。

3 基于優(yōu)先級排序的風(fēng)電爬坡控制策略的實(shí)現(xiàn)方法

針對不同類別風(fēng)電機(jī)組不同的有限度控制能力，采用優(yōu)先級的控制順序，制定相應(yīng)的控制策略。

ΔP=Porder-Pcur

(9)

式中Pcur表示風(fēng)電場的當(dāng)前出力值；Porder表示電力系統(tǒng)下發(fā)的功率指令值；ΔP表示整個風(fēng)電場所需要的功率調(diào)整量。

對于爬坡過程，為了提高風(fēng)電場的可控性，考慮不同機(jī)組狀態(tài)風(fēng)機(jī)的控制性能，優(yōu)先調(diào)整可控性較強(qiáng)的風(fēng)電機(jī)組，從而獲得較好的控制效果。

(1)當(dāng)ΔP>0時，即在輸出功率增加的時候，不同類別風(fēng)電機(jī)組控制的優(yōu)先級順序依次為：A類、B類、C類。

各類風(fēng)機(jī)的可調(diào)容量為：

ΔPx=PXm-PXc

(10)

式中ΔPx為X類風(fēng)電機(jī)組能夠調(diào)整的容量，X為A,B,C；PXm為X類風(fēng)電機(jī)組的最大輸出功率；PXc為X類風(fēng)電機(jī)組的當(dāng)前輸出功率。因此，風(fēng)電場中所有風(fēng)電機(jī)組的可調(diào)整的總?cè)萘繛椋?/p>

(11)

式中ΔPFX_i為i號風(fēng)電場X類風(fēng)電機(jī)組能夠調(diào)整的容量；PTXm_j為編號為j的X類風(fēng)電機(jī)組最大的輸出功率；PTXc_j為編號為j的X類風(fēng)電機(jī)組的當(dāng)前輸出功率；Nx_i為i號風(fēng)場X類風(fēng)電機(jī)組的數(shù)量。

為了提高風(fēng)場的控制力，此處給出了可控系數(shù)αi，其值由不同風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)電場中所占的比例決定，所占比例越高，則該值越大，所有的可控系數(shù)滿足：

(12)

式中N為風(fēng)電場的總數(shù)目。

(a)當(dāng)0<ΔP<ΔPA時，先調(diào)整A類風(fēng)電機(jī)組，則i號風(fēng)場A類風(fēng)電機(jī)組的總調(diào)整量為：

(13)

(b)當(dāng)0<ΔPA<ΔP<ΔPA+ΔPB時，A類風(fēng)電機(jī)組輸出最大功率，B類風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行輸出功率增加的調(diào)整，i號風(fēng)場B類風(fēng)電機(jī)組的總調(diào)整量為：

(14)

(c)當(dāng)0<ΔPA+ΔPB<ΔP<ΔPA+ΔPB+ΔPC時， A類和B類風(fēng)機(jī)都進(jìn)行最大出力調(diào)整，C類風(fēng)機(jī)進(jìn)行的總調(diào)整量為：

(15)

(d)當(dāng)0<ΔPA+ΔPB+ΔPC<ΔP時，A類、B類和C類風(fēng)機(jī)都進(jìn)行最大出力調(diào)整；在輸出功率增加的階段，風(fēng)電場中的各類風(fēng)電機(jī)組的調(diào)整方案如下：輸出功率需要增加調(diào)整的風(fēng)電機(jī)組，其輸出功率的調(diào)整量為ΔPTRX_i，X為風(fēng)電機(jī)組的類別,則i號風(fēng)電場中X類風(fēng)電機(jī)組的單臺調(diào)整量為ΔPTRX_i：

(16)

由于各類風(fēng)電機(jī)組的調(diào)控能力有限，為了提高控制精度，規(guī)定了單臺風(fēng)電機(jī)組的最小調(diào)節(jié)限值Plim。若ΔPTRX_i大于ΔPlim，則將ΔPTRX_i直接下發(fā)給對應(yīng)的風(fēng)機(jī)；若ΔPTRX_i小于ΔPlim，則將其直接下發(fā)給NRX_i臺風(fēng)機(jī)，NRX_i由式(17)確定:

(17)

(2) 當(dāng)ΔP<0時，即為輸出功率降低(降出力)的情況，此時不同風(fēng)電機(jī)組控制順序的優(yōu)先級依次為：C類、B類、A類。

各類風(fēng)電機(jī)組的可調(diào)整容量為：

ΔPX=PXc

(18)

式中ΔPX為X類風(fēng)電機(jī)組輸出功率能夠調(diào)整的容量，X為C,B,A；PXc為X類風(fēng)電機(jī)組當(dāng)前的出力；

為了提高風(fēng)電場的可控性，給出了可控系數(shù)βi，其值由不同風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)電場中所占的比例決定，所占比例越高，則該值越大，所有的可控系數(shù)滿足：

(19)

式中N為風(fēng)場的總數(shù)目。

(a)當(dāng)ΔP<ΔPC時，C類風(fēng)電機(jī)組作輸出功率降低的調(diào)整，i號風(fēng)場C類風(fēng)電機(jī)組的輸出功率調(diào)整量為：

(20)

(b)當(dāng)ΔPC<ΔP<ΔPC+ΔPB時，C類風(fēng)機(jī)作切機(jī)動作，將輸出功率降為零，B類風(fēng)電機(jī)組作輸出功率降低調(diào)整，i號風(fēng)場B類風(fēng)電機(jī)組的調(diào)整量為:

(21)

(c)當(dāng)ΔPC+ΔPB<ΔP<ΔPC+ΔPB+ΔPA時，C類和B類風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行切機(jī)處理，即B類和C類風(fēng)電機(jī)組的輸出功率降到零，A類風(fēng)電機(jī)組作輸出功率降低調(diào)整。

(22)

(d)當(dāng)ΔP>ΔPC+ΔPB+ΔPA時，C類，B類和A類風(fēng)電機(jī)組都切機(jī)，即功率都降為零。在降出力階段，風(fēng)電場中的各類風(fēng)電機(jī)組的調(diào)整方案如下：需要進(jìn)行輸出功率降低調(diào)整的風(fēng)電機(jī)組，其輸出功率的調(diào)整量為ΔPTRX_i，X為風(fēng)電機(jī)組的類別，則i號風(fēng)場中X類風(fēng)電機(jī)組的單臺功率調(diào)整量為ΔPTRX_i：

(23)

若ΔPTRX_i小于-ΔPlim，則將ΔPTRX_i下發(fā)給相應(yīng)的風(fēng)機(jī)；若ΔPTRX_i大于ΔPlim，則下發(fā)給NRX_i臺風(fēng)機(jī)，NRX_i由式(24)確定:

(24)

4 算例分析

4.1 數(shù)據(jù)來源

算例數(shù)據(jù)來源于上海某風(fēng)場2015年5月份到7月份的風(fēng)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)中含有28臺風(fēng)機(jī)這3個月的各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含各風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，功率，溫度等值。文中采用此風(fēng)電場中28臺風(fēng)電機(jī)組的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

4.2 結(jié)果分析

(1) 風(fēng)電機(jī)組聚類過程。

在風(fēng)電機(jī)組聚類過程中，首先采用時間序列的相似性度量方法對風(fēng)電功率的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。如圖5所示：圖中給出了兩臺風(fēng)機(jī)的部分功率序列。紅色的實(shí)線表示風(fēng)機(jī)1的功率序列，藍(lán)色的點(diǎn)橫線表示風(fēng)機(jī)2的功率序列。

圖4 功率序列相似圖

采用時間序列相似性度量算法，運(yùn)用公式(3)將圖4變換成圖5所示。

圖5 規(guī)范變換后的功率相似圖

依照相似性度量方法，在數(shù)據(jù)預(yù)處理檢測處理，發(fā)現(xiàn)有3臺風(fēng)電機(jī)組的歷史功率數(shù)據(jù)出現(xiàn)大量的負(fù)數(shù)和零，因此判定這3臺風(fēng)電機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)故障，屬于壞的風(fēng)機(jī)，剔除。將其余25臺風(fēng)機(jī)功率序列依照相似性度量算法，經(jīng)規(guī)范變換后的兩功率序列進(jìn)行誤差計算，設(shè)定閾值為0.5，確定相似判定矩陣，通過程序循環(huán)計算得到 的相似判定矩陣如圖6所示，其中，1表示兩個風(fēng)電機(jī)組輸出功率相似，0表示兩個風(fēng)電機(jī)組輸出功率不相似。

圖6 風(fēng)電機(jī)組功率序列的相似矩陣

為了直觀反映這個風(fēng)電場群中這25臺正常工作的風(fēng)機(jī)相似矩陣中的關(guān)系，將圖6的矩陣表轉(zhuǎn)化成如圖7所示的矩陣圖，黑色部分代表1，白色部分代表0。

圖7 風(fēng)電場功率相似矩陣圖

通過時間序列的相似性度量方法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，將式(1)變換之后的數(shù)據(jù)集作為模糊C均值的輸入，進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的聚類，在模糊C均值算法中，設(shè)置各參數(shù)如下：類別設(shè)置為3；隸屬度矩陣指數(shù)設(shè)置為2；最大迭代次數(shù)設(shè)置50；迭代終止條件為：1e-5。經(jīng)程序運(yùn)算后，得到風(fēng)電機(jī)組的聚類表如表1所示。

表1 風(fēng)電機(jī)組聚類表

由表1可知，將風(fēng)電機(jī)組分成了A、B、C三類，其中A類包含了11個風(fēng)電機(jī)組；B類包含了5個風(fēng)電機(jī)組；C類包含了9個風(fēng)電機(jī)組。其原始數(shù)據(jù)中，已知的3臺故障風(fēng)電機(jī)組不參與控制策略，將其刪除，因此暫未對其聚類。為了更直觀的體現(xiàn)各風(fēng)電機(jī)組之間的聚類情況，將表1中的聚類結(jié)果繪制成聚類矩陣圖，如圖8所示。

圖8 風(fēng)電機(jī)組聚類矩陣圖

在此聚類圖中，棕色的區(qū)域表示A類風(fēng)電機(jī)組，黃色的區(qū)域表示B類風(fēng)電機(jī)組，淺藍(lán)色的區(qū)域表示C類風(fēng)電機(jī)組，其余藍(lán)色的區(qū)域表示兩機(jī)組間不存在相互聚類關(guān)系。

風(fēng)電場中各類風(fēng)機(jī)聚類功率曲線如圖9所示，實(shí)線表示A類風(fēng)電機(jī)組，調(diào)節(jié)性能較好；點(diǎn)橫線表示B類風(fēng)電機(jī)組，調(diào)節(jié)性能一般；點(diǎn)線表示C類風(fēng)電機(jī)組，調(diào)節(jié)性能相對較弱。

圖9 風(fēng)電機(jī)組聚類功率圖

(2)風(fēng)電爬坡的有限度控制策略分析。

在上述風(fēng)電機(jī)組聚類的基礎(chǔ)上，針對各類風(fēng)電機(jī)組的波動性特點(diǎn)，在風(fēng)電爬坡過程的3個階段，考慮高爬坡率對風(fēng)電質(zhì)量的影響，采取預(yù)防控制方法，應(yīng)用上述的數(shù)學(xué)控制方法對各類風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行有限度控制，協(xié)調(diào)各類風(fēng)電機(jī)組有效運(yùn)行，提高風(fēng)電場輸出功率的穩(wěn)定性和可控性。

根據(jù)仿真算例的歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測一段時間的爬坡率如圖10所示。

在圖10中，將所預(yù)測的爬坡率分為AB，BC，CD，DE，EF，F(xiàn)G共6段，其中AB，CD，EF這3段明顯屬于爬坡率較高的三段，根據(jù)文中的有限度控制模型理論，此3段屬于高爬坡率段，應(yīng)考慮預(yù)防控制進(jìn)行調(diào)控，以達(dá)到降低爬坡率，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場穩(wěn)定運(yùn)行的效果。對風(fēng)電爬坡過程考慮提前預(yù)防控制方法，同時采用文中的數(shù)學(xué)量化方法對A、B、C這3類風(fēng)電機(jī)組實(shí)行基于優(yōu)先級排序的控制策略，各類風(fēng)電機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行，維持風(fēng)電場的穩(wěn)定性和可控性。高爬坡率時間段對應(yīng)的有限度控制策略如圖11所示。

圖11 爬坡控制過程

從圖11中可以看出，點(diǎn)橫線的為原來的預(yù)測爬坡功率曲線，實(shí)線的為調(diào)整后的爬坡功率曲線，通過提前預(yù)測到高爬坡率出現(xiàn)，以提前進(jìn)行預(yù)防處理，提前爬坡，當(dāng)處于爬坡率上升階段，提前預(yù)防處理，能夠提前升高功率，防止功率的極速變化，從而降低了爬坡率；當(dāng)處于爬坡率下降階段，提前處理能夠提前降低功率，防止風(fēng)電機(jī)組的慣性造成的機(jī)械和電氣磨損等故障，有利于提高風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定性，從而提高整個風(fēng)電場的穩(wěn)定性。

圖12 調(diào)整后的爬坡率

圖12位改善后的風(fēng)電爬坡率圖，可以看出，應(yīng)用文中提出的風(fēng)電場控制策略模型，可以有效地預(yù)防高爬坡率出現(xiàn)，將高爬坡率階段轉(zhuǎn)換成風(fēng)電機(jī)組能夠承受的低爬坡率段，從而減少風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)故障的概率，延長風(fēng)電機(jī)組的使用壽命，提高整個風(fēng)電場運(yùn)行的可控性和穩(wěn)定性，降低對電網(wǎng)的影響。

5 結(jié)束語

對風(fēng)電爬坡采取有限度控制策略可以提高風(fēng)電機(jī)組出力的平穩(wěn)性，給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來積極的影響。文中針對風(fēng)電功率爬坡問題，在爬坡控制策略上，以單個風(fēng)電場為研究對象，提出了基于時間序列相似性度量方法和模糊C均值的風(fēng)電機(jī)組的聚類方法，同時給出了基于優(yōu)先級排序的各類風(fēng)電機(jī)組的有限度控制量化方法與控制策略。算例結(jié)果表明，提出的控制策略可以有效地預(yù)防高爬坡率出現(xiàn)，延長風(fēng)電機(jī)組的使用壽命，提高整個風(fēng)電場運(yùn)行的穩(wěn)定性和可控性，減少風(fēng)電對電網(wǎng)的影響。