[发明专利]不同时间尺度下多目标协调分散风电场无功优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在分散式风电场无功优化控制中不同时间尺度下多目标电压控制方法，属于风电场并网运行无功电压控制技术领域。

背景技术

随着国家对可再生能源发电的高度重视，风电已成为具有规模化开发和商业化发展前景的新能源。但风电作为电源具有随机性和间歇性，随着更多大容量风电场的投入运行，风电并网等技术问题越来越突出，集中式大电网对负荷变化的适应能力差，运行不够灵活。在此背景下，国家提出了发展分散式风电的政策。

分散式发电形式相比于集中式发电有以下特点：1、单机容量小，多机成组并列，逐级升压送入主电网，发电设备众多，控制复杂；2、一般接入原有配电网，接近用户终端，易于本地消纳；3、风电渗透率增加，潮流双向流动，风电的随机波动性将引起电网电压和频率不稳定问题。由此看来，针对分散式风电的网络规划、调度、安全运行等问题已成为迫切需要解决、深入研究的一系列基础科学问题。

无功优化问题实质上就是系统的结构参数及负荷情况给定时，通过对某些控制变量的优化，所能找到的在满足所有指定约束条件的前提下，使系统的某一个或多个性能指标达到最优时的无功调节手段。对电网进行无功优化可以控制电压水平和降低有功损耗等，从而改善电能质量。

针对风电场的无功控制及优化研究，已提出了不少的优化方法。对大规模风电场接入电网的无功电压稳定控制，抑制系统扰动引起的接入点电压波动，设计灵敏度信息动态调节矩阵来调节风电场输出无功功率进行无功优化；综合考虑双馈风力发电机的运行效率和性能，从励磁电流的不同组合优化选择、变流器容量的合理配置及充分发挥变流器无功调节能力的角度出发，设计利于工程实施的风力发电机组新型无功优化控制策略；考虑风电场内各台风机功率分配的风电场无功功率综合协调控制策略等。这些方法都可以实现风场的无功优化。

但针对于分散式无功优化问题，现在国内外的研究很少，提出的无功优化的目标函数多为单目标函数，不能很好的进行无功优化；极少的研究为多目标函数，并且是在同一时间周期下进行无功优化，导致设备的频繁调节，增加系统的运行成本。

发明内容

发明目的

为解决上述问题，本发明提出一种分散式风电场无功优化控制中按时间进行分层的多目标电压控制方法，其建立不同时间尺度下的多目标函数，其目的是解决现有技术中所存在的不能有效控制电压、设备的调节频繁和系统运行成本高的问题。

技术方案

根据分散式风电场的特点，提出了不同时间尺度下的多目标无功优化方法：针对毫秒级的无功优化控制，系统以机组变流器的瞬间最大无功支撑能力为目标；针对秒级的无功优化控制，系统以电压偏差最小、短时闪变最小为综合优化目标；针对分钟级的无功优化控制，系统以有功网损最小为优化目标。

一种不同时间尺度下多目标协调的分散式风电场无功优化控制方法，其特征在于，包括的步骤为：

第一步，通过SCADA检测控制和采集系统得到风电场的实时数据，然后将这些数据通过通讯线缆发送控制中心；

第二步，控制中心根据采集的数据进行分钟级的控制，根据最优潮流计算得到风电场汇集点的电压参考值为追求经济性，此级的控制目标是系统的网损最小：

f₁＝minP_loss（1）

其中P_loss为区域有功网损；

第三步，当下一个分钟级的控制周期到来时，返回第二步，根据给定的电压参考值，控制目标函数，使网损最小；否则执行第四步；

第四步，将采集到的汇集点电压与调度中心参考电压值进行比较，得到电压偏差值为了防止设备的频繁调节，设置电压死区范围，设置范围为-0.01≤ΔU≤0.01，其中ΔU为的幅值；

若电压偏差值在死区范围内并且短时闪变满足国标要求，则不需要进行优化，保持上一周期的优化方案，等待下一个分钟级控制周期到来，根据新的电压参考值重新执行第四步的控制；

若超出死区控制，针对秒级的无功优化控制，系统将以短时闪变最小、电压偏差最小为综合优化目标函数，目标函数为：

f₂＝min(c₁P_st+c₂ΔU)（2）

其中P_st为各个节点的短时闪变之和；ΔU为各个节点的电压偏差之和；c₁，c₂为权重系数，且c₁+c₂＝1；