[发明专利]新能源并网的无功优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新能源并网的无功优化方法。

背景技术

风能、光能等可再生能源因其清洁、经济、可持续性在中国得到了快速发展，当越来越多的新能源并网之后，输出功率的随机性给电网造成严重影响，充足的无功可使电网尽可能多的接纳新能源发电，然而在电力市场环境下各发电公司都追求自己的经济效益，发电厂作为无功辅助服务的提供者，多发无功会造成发电机的损耗并增加发电机的运行维护费用，甚至影响到发电机的有功出力从而减少有功收入。为了提高无功投资的积极性，激励各无功源提供充足的无功服务，需要给发电厂一个合适的无功价格进行补偿，补偿发电公司的利润损失，从而提高全网的经济性和电压质量，同时实现增加电网对新能源的接纳能力。因此，在新能源并网和电力市场的背景下，电力系统的无功功率优化调度问题成为电力系统的重要研究课题之一。然而由于风电、光伏发电出力的随机性，这些新能源的并网会给电网的优化运行带来显著影响。由于风能、光能的变化频繁，目前很难得到精确的预测值。在一种确定出力情况下得到的优化解，在其他场景下不一定适用，因此传统的模型和方法不完全有效。风电功率输出主要受自然因素影响，具有不确定性、间歇性。为了应对风能出力的不确定性，传统的解决办法是留有足够的备用容量保证系统的安全性，该方法简单有效，但经济性往往得不到保证。

发明内容

针对目前不能精准预测风能及光能，采用一种确定出力情况下不同的场景不一定适用，经济性得不到保证的问题，本发明提供一种新能源并网的无功优化方法，它可以较好的处理风力发电厂的随机性问题，在满足物理和运行约束的条件下使电网综合成本费用最小。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种新能源并网的无功优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、场景生成，其包括以下步骤：

a1、假设新能源电站随机变量X(功率)的累积分布函数为F(X)，将累积分布函数等分成采样个数N份，每个区间的宽度为1/N；在每个区间内部进行随机采样，第i个区间采样的累积概率值为其中U是[0,1]区间内的一个随机数；当任意一个子区间参与随机采样后，则不再参与以后的随机采样；

a2、根据分布函数的反函数计算出实际采样值X_n＝F^-1(U_n)；

a3、重新选择区间采样，直到所有区间完成采样，即生成场景；

b、对每个场景指定一个发生的概率p_s(s＝1,...,N)即p_s≥0，且满足设p_s＝1/N；用集合S表示最初始的场景集，集合DS表示需要消除的场景集，D_i,j表示场景i和场景j之间的距离，PD_i,j表示场景i和场景j之间的概率距离；进行场景消减，场景消减包括以下步骤：

b1、设置DS为空，计算各个场景之间的距离D_i,j＝D(s_i,s_j)；

b2、对于场景k，找出与场景k距离最短的场景r，即

D_k(r)＝D(s_k,s_r)i∈S,k≠s；

b3、计算概率距离PD_k(r)＝p_k*D_k(r),k∈S，在k中找出使得概率距离最小的场景索引d，使得PD_d＝minPD_k,k∈S；

b4、令S＝S-{d},DS＝DS+{d},且p_r＝p_r+p_d；

b5、重复步骤b2到b4，直到剩余的场景数目达到消减要求为止；

c、建立无功优化模型：

以无功辅助服务成本和电网有功网损的期望值最小为目标函数，以常规能源电厂和新能源电厂无功出力为优化变量，建立无功优化模型，其目标函数为：

式中p^k为场景k发生的概率，为场景k的总网损，为场景k下j发电机的无功成本；

其中，约束条件包括：

c1、各节点有功功率和无功功率平衡约束