[发明专利]风速波动下风电送出系统无功电压主动控制方法

说明书

本发明公开了一种风速波动下风电送出系统无功电压主动控制方法，根据下一时刻的预测风速，计算风电场有功出力预测值；采用优化算法计算在系统运行约束下能够满足目标函数并且能够维持并网点电压稳定的风电场的无功出力最优值；当风速波动造成无功调节能力小于无功出力最优值，启动无功电压主动控制策略，主动降低风电场有功功率以提高风电场无功调节能力，以无功出力最优值和降低后的有功出力预测值作为输出；当无功调节能力大于或等于无功出力最优值时，风电场以有功出力预测值和无功出力最优值作为输出。本发明能够在风速波动前进行提前控制，有效避免风速波动对电网电压造成较大影响，能够在保证电网安全性的前提下，实现经济效益最大化。

技术领域

本发明涉及风电控制领域，具体涉及风速波动下系统无功电压主动控制方法。

背景技术

风力发电技术近年来在世界范围内得到了迅猛发展。风速波动具有随机性，风电机组的输出功率随风速波动变化，使电力系统的有功和无功平衡面临挑战。随着可再生能源发电需求的增加，我国风电装机容量快速增长，风电正在向“大规模集中开发、远距离高压输送”方向快速发展。由于大型风电场大多位于电网末端，电网对风电并网点的电压支撑不足，大规模风电场的功率波动加剧使并网点的电压问题更为突出，甚至造成系统电压问题。

在风电场出口母线接入无功补偿装置是目前解决风电入网引起的无功电压问题的主要方法。但是，由于风速波动具有随机性和快速性的特点，通过投切电容器或电抗器平抑无功缺额难以满足补偿容量和响应速度的要求。静止无功补偿器可以对无功功率进行实时的平滑调节，是风电场无功补偿的常用手段。但是，风电场具有运行的多态性和输出的多样性特征，风电场中静止无功补偿器之间及其与风电机组之间的配合较为困难。特别是静止无功补偿器具有显著的滞后响应，无法快速响应风速波动，可能导致电网无功功率缺额，甚至出现电压过冲现象，造成风电机组连锁性脱网。

目前，以双馈风电机组和直驱风电机组为代表的变速风电机组已成为风力发电的主流机型。变速风电机组能够通过变流器控制系统实现有功功率和无功功率的解耦控制，具有快速灵活的无功调控能力，适用于电压的动态调控。但是，目前风电场内的变速风电机组普遍采用单位功率因数运行，无功功率的控制优化值始终为零，远未发挥其可用于电压调控的潜力与优势。近些年，风电系统的无功电压控制问题得到了大量的关注。但是，现有的电压控制方法都是风速波动后对电压进行调整。由于风电场的无功出力受机组容量和变流器容量等物理条件的限制，变速风电机组具有无功极限。风速增大时风电场的无功调节能力随着有功出力的增大而减小。因此，在风速剧烈波动下，风电机组输出的无功功率可能无法满足系统电压稳定的无功需求。

综上所述，随着风电装机容量的持续增加，风速波动造成电网电压不稳的情况日趋严重，但是现有的控制策略尚未充分挖掘风电机组的无功调节能力，没有协调变速风电机组的有功和无功出力实现系统安全性和经济性的最大化。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种风速波动下风电送出系统无功电压主动控制方法，解决现有技术中由于风速剧烈波动导致风电场无功调节能力减小而无法满足系统电压稳定需求的技术问题，能够在风速波动前对变速风电机组进行主动无功控制，充分挖掘变速风电机组的无功调节能力，有效避免风速波动对电网电压造成较大影响，实现对风速波动下的电力系统无功电压稳定控制，能够在保证电网安全性的前提下，实现经济效益最大化。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种风速波动下风电送出系统无功电压主动控制方法，用于火电机组与风电场群并网的电力系统，其中，火电机组的数量为n，风电场群中风电场的数量为m，根据风速预测信息主动降低风电机组的有功出力以提高其无功电压控制能力，从而实现对风速波动下的电力系统无功电压稳定控制，包括以下步骤：

步骤1：从电网中获取并网点当前电压值U_acc，风电场群的当前无功出力向量Q_W、当前有功出力向量P_W；