[发明专利]一种基于灵敏度的风电场无功调节优先级选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源大规模接入系统中无功电压调节技术领域，具体地，涉及一种基于灵敏度的风电场无功调节优先级选择方法。

背景技术

我国新能源大规模集群式发展，对于电网来说带来了很多挑战。近几年来随着风电并网容量直线上升，随之而来的无功电压运行和控制问题也更加复杂。通过对不同风电机组和各种无功补偿设备的无功电压特性研究可以看出，对于大规模风电接入的电网的无功电压控制需要风电场互相协调配合。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺陷:首先对于大规模风电并入的系统，在无功电压就地控制时无功补偿设备往往不能满足电压稳定运行的要求；其次除了鼠笼式风电机组以外，其他风电机组均具有良好的无功补偿能力，但无功补偿容量较少；大规模风电场集群并入电网的系统，多风电机组投入无功电压控制时亟需一套协调控制策略以期实现风电场间的互相协调配合。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于灵敏度的风电场无功调节优先级选择方法，以期获得某风电场并网点母线电压与其相的风电场输出无功功率的灵敏度系数，以实现在无功电压就地控制时风电场之间的互相协调配合。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于灵敏度的风电场无功调节优先级选择方法，主要包括：

步骤1：计算潮流列出节点功率平衡方程；

步骤2：通过对节点功率方程中变量划分为扰动变量，状态变量，控制变量，获得灵敏度矩阵S_xu，S_xp；

步骤3：通过灵敏度矩阵和节点功率平衡方程求得风电场i的电压关于风电场j的输出无功功率变化的灵敏度S₁和风电场j的电压关于风电场j的输出无功功率变化的灵敏度S₂；通过获得风电场并网点电压与其相邻风电场之间的灵敏度，最终获得大规模风电场无功电压就地调节，互相补偿的风电场动作的优先级顺序。

进一步地，步骤1中，所述节点功率平衡方程的计算步骤包括：

设电力系统中节点i的发电机功率为P_Gi+jQ_Gi，负荷功率为P_LDi+jQ_LDi，以极坐标表示节点电压时，节点的功率平衡方程为：

ΔP_i＝P_Gi-P_LDi-U_i∑U_j(G_ijcosδ_ij+B_ijsinδ_ij)＝0

ΔQ_i＝Q_Gi-Q_LDi-U_i∑U_j(G_ijsinδ_ij-B_ijcosδ_ij)＝0(1)

式(1)中，ΔP_i,ΔQ_i为注入节点i的有功功率和无功功率；

P_Gi,Q_Gi为注入节点i的发电机有功功率和无功功率；

P_LDi,Q_LDi为注入节点i的负荷有功功率和无功功率；

U_i,U_j为节点i的电压；

G_ij+jB_ij为节点i、j之间的导纳；

δ_ij为节点i、j之间的电压相角差，δ_ij＝δ_i-δ_j。

进一步地，步骤2中，获得灵敏度矩阵的S_xu，S_xp的计算步骤包括：

若以p、u、x分别表示扰动变量、控制变量和状态变量，电力系统节点功率平衡方程可表示为：

f(x,u,p)＝0(2)

式(2)中p——扰动变量；

u——控制变量；

x——状态变量；

设包含风电场区域运行在状态(x(0),u(0),p(0))下，如某一风电场有功出力波动Δp，常规发电机做了相应的调整Δu，系统相应发生了状态偏离Δx，则系统的功率平衡方程应为：