[发明专利]一种用于新能源电站无功电压的控制系统

说明书

本发明公开了一种用于新能源电站无功电压的控制系统，其特征在于：所述的控制系统包括预测模型、典型场景集模型和MPC优化控制模型三部分组成；同时利用自回归滑动平均方法预测母线电压值和变电站负荷，然后对预测值通过拉丁超立方采样生成离散化的场景，利用K‑means聚类算法获取典型场景集，以此建立以目标函数是未来时间窗内网损值和电压偏移值最小的优化控制模型，并采用二阶锥规划方法求解。由于采用上述的方法，本发明能够合理安排无功出力，维持电压稳定性，降低区域网损。

技术领域

本发明涉及电网区域的无功优化，特别涉及一种用于新能源电站无功电压的控制系统。

背景技术

随着风电场和光伏电站的大规模接入，给电网的安全可靠运行带来新的问题。由于新能源电站具有间歇性和随机性的特点，受风速、光照等不确定环境因素影响较大，如何有效应对电站并网点电压的波动性的问题日益凸显。其次，传统电网无功优化的目标是就地平衡，电厂与电网间的输电线路上不允许无功到送，同时也尽量降低无功潮流，因此如何协调二者无功补偿的问题也日益重要。

相对于传统调节主变分接头、投切电容器等调压措施，新能源电站均部署了静止无功补偿器或静止无功发生器用于应对并网点电压的波动性，这两种设备均可以连续平滑的输出无功功率。此外新能电源电站的发电机组也具备一定的无功调节措施。目前国内风电机组多采用双馈感应风电机组，这种机组在一定范围内可发出或吸收无功功率。光伏电站中的智能逆变器在额定有功出力的情况下仍能保持在0.9功率因素并网。

因此，如何协调控制电网及电站内无功补偿措施，保证并网点电压稳定性，同时降低输电损耗，是对于新能源电站电压无功控制的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于新能源电站无功电压的控制系统，保证并网点电压稳定性，同时降低输电损耗。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种用于新能源电站无功电压的控制系统，其特征在于：所述的控制系统包括预测模型、典型场景集模型和MPC优化控制模型三部分组成；同时利用自回归滑动平均方法预测母线电压值和变电站负荷，然后对预测值通过拉丁超立方采样生成离散化的场景，利用K-means聚类算法获取典型场景集，以此建立以目标函数是未来时间窗内网损值和电压偏移值最小的优化控制模型，并采用二阶锥规划方法求解。

所述的控制系统的预测模型包括风电/光伏功率预测和负荷/母线电压预测两部分，风电/光伏功率预测误差采用beta分布来拟合，负荷/母线电压利用自回归滑动平均方法来预测。

所述的控制系统的典型场景集模型，首先对电气岛内新能源出力、母线电压、变电站负荷的预测值通过拉丁超立方采样生成离散化的场景，然后利用K-means聚类算法获取典型场景集。

所述的控制系统的MPC优化控制模型，建立以目标函数是未来时间窗内网损值和电压偏移值最小的优化控制模型，并采用二阶锥规划方法求解。

所述的风电/光伏功率预测中当风功率预测值是P_t^pred时，机组输出有功值为x的概率密度函数为：

上式中B(α,β)是beta函数，α和β为beta分布的形态参数，他们的值与beta分布的期望μ和方差σ²有关，计算公式为：

求出beta分布形态参数α和β，进而可以得到风电功率预测误差分布的概率密度函数；

在光功率预测中光伏阵列的输出功率也服从服从beta分布，其概率密度公式如下：