[发明专利]一种考虑规模化间歇式能源并网的电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是一种考虑规模化间歇式能源并网的电压控制方法。

背景技术

随着风力发电技术的广泛开发和应用，大规模风电能源并网日趋普遍,因出力间歇性、随机性和难预测性引起的电压稳定问题受到了越来越多的重视。风电场的无功功率特性与风电场的有功功率特性有关。风电场有功输出较低时，送电线路轻载，线路充电无功可能过剩，风力发电机组应吸收无功功率。若风力发电机组吸收的无功功率不足，则风电场将向电网注入无功,并可能出现高电压问题。而风电场有功输出增大时，送电线路的负载增大，消耗的感性无功随之增加，线路充电无功可能不足以抵消线路及主变等元件消耗的感性无功，风力发电机组应发出无功功率。若风力发电机组发出的无功功率不足，则风电场将从电网吸收无功。若风电场从电网吸收无功，可能引起风电场电压降低。因此，当电网无功不足，风电机组有功出力大发或满发时可能存在电压稳定问题，如何对电压稳定问题进行计算与评估成为电网调度与规划专业面临的实际问题。

元件故障是电力系统运行中面临的重要不确定性因素，也是实际电力系统中出现电压稳定问题的重要诱因。在电力系统电压稳定分析中，除了要关注正常运行状态下可能存在的电压稳定问题，更要关注元件预想开断后可能出现的电压稳定问题。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种计算更简便、更有效的考虑规模化间歇式能源并网的电压控制方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种考虑规模化间歇式能源并网的电压控制方法，包括如下步骤：

(1)根据电力系统的参数化动态方程组得到电力系统参数化的潮流方程：

f(x,λ)＝0

式中x是系统静态状态向量，即节点电压幅值和相角，y是系统动态状态向量，如发电机内电势和转子角等，λ是一个反映系统负荷水平的标量参数；

(2)使用预测校正连续潮流算法，预测校正连续方法由预测过程、校正过程、参数化策略和步长控制方法四个部分组成：

A、预测环节就是根据当前点及其以往几点来给出解轨迹上下一个点的估计值，从而有利于下一点求解的快速收敛；

变量和参数的预测值可写为：

式中，x₀和λ₀为当前点，和为下一点的估计值，和为当前点的梯度，σ为步长；

B、校正环节就是以和为初始点计算得到实际满足潮流方程的运行点x₁和λ₁。通常采用的校正方法有牛顿法和拟牛顿法等；

C、参数化策略是贯穿整个连续方法的核心，它决定了整个连续潮流应用的面貌。通常采用的参数化方法有局部参数化方法、弧长参数化方法、拟弧长参数化方法和正交参数化方法等等；

D、步长控制策略的选取是决定连续潮流有效性的一个关键问题。步长太小或太大都不是好的策略。前者将造成计算点数太多，后者将使得校正过程收敛缓慢，甚至发散而不得不收缩步长从新计算(反而得不偿失)。步长控制策略中的参数在很大程度上要根据具体系统情况来决定；

(3)对于静态稳定临界点的识别与计算，搜索和逼近精确电压崩溃点。

本发明有益的效果是：本发明能预测出在当电网无功不足，风电机组有功出力大发或满发时可能存在电压稳定问题，对电压稳定问题进行计算与评估，解决电网调度与规划专业面临的实际问题，除了关注了正常运行状态下可能存在的电压稳定问题，更要关注元件预想开断后可能出现的电压稳定问题。

附图说明

图1是逐点计算法说明图；

图2是弧长连续法说明图；

图3是同伦连续法说明图；

图4是局部参数连续发说明图；

图5是P-V曲线分支转换情形1；

图6是P-V曲线分支转换情形2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

这种考虑规模化间歇式能源并网的电压控制方法，包括如下步骤：

(1)连续方法(Continuation Method，又称延拓法)是跟踪非线性动态系统平衡点解轨迹的一种基本方法。描述电力系统的参数化动态方程组为下式：

式中x是系统静态状态向量，即节点电压幅值和相角，y是系统动态状态向量，如发电机内电势和转子角等，λ是一个反映系统负荷水平的标量参数，g包括发电机和负荷等元件的动态方程，f是节点潮流平衡方程。系统的平衡点方程为：