[发明专利]一种柔直送出的海上风电多目标无功优化配置方法和系统

说明书

本发明提供了一种柔直送出的海上风电多目标无功优化配置方法和系统，包括：将预先划分的多端柔性直流送出的海上风电基地的子区域中的运行数据带入预设的无功优化配置模型，计算海上风电基地子区域的无功补偿最优配置解；基于所述无功补偿最优配置解对所述海上风电基地的各子区域进行无功补偿优化配置。本发明提供的技术方案根据风电基地出力特性，以风电送出的网损最低和经济成本最低为双目标，建立海上风电基地无功补偿设备优化配置方法，为海上风电的稳定运行及送出提供技术支撑。

技术领域

本发明配电网领域，具体涉及一种柔直送出的海上风电多目标无功优化配置方法。

背景技术

海上风电因具有不占用陆地土地资源、风能利用率高等诸多优势，是未来风电市场的发展重心。截至2015年底，我国已建成的海上风电项目装机容量共计1014.68MW；按照我国海上风电初步规划，到2020年装机规模将达到1000万千瓦

当海上风电场离岸距离比较远时，交流远距离传输时的成本要比直流输电高，同时电感、电容的充电功率太大，需要无功补偿，带来电能质量下降等问题；随着海上风电并网规模、开发海域距离等发展，柔性直流输电技术更适用于远距离输电，且不会出现换相失败、有功功率和无功功率解耦控制等许多优点，因此，柔性直流输电技术已成为大规模海上风电送出的发展趋势。

而大型海上风电基地通过柔性直流送出，海上交流侧控制与陆上同步电网相对隔离，送端区域同步性相对薄弱，由柔性直流控制频率和电压，为了保证风电场内部损耗最低，通常情况下配置无功补偿设备，以实现网损最低，送出功率最大，但同时无功补偿的投入增加了建设和运行成本，因此需要考虑如何在保证网损最低的情况下，达到无功补偿的最优经济运行目标。

发明内容

针对风电送出的网损最低和经济成本最低的双目标，本发明提出一种大型海上风电基地柔直送出下的多目标无功优化配置方法，该法根据风电基地出力特性，以海上风电基地功率平衡等因素为约束，建立海上风电基地无功补偿设备优化配置方法，实现有功网损最低和投资运行成本最低的双目标配置。

本发明提供的技术方案是：

一种柔直送出的海上风电多目标无功优化配置方法，包括：

将预先划分的多端柔性直流送出的海上风电基地的子区域中的运行数据带入预设的无功优化配置模型，计算海上风电基地子区域的无功补偿最优配置解；

基于所述无功补偿最优配置解对所述海上风电基地的各子区域进行无功补偿优化配置；

所述无功优化配置模型包括：有功网损最低的目标函数、无功补偿经济成本最低的目标函数以及优化配置约束条件。

优选的，所述无功优化配置模型的建立包括：

依据海上风速特征，按照风速服从两参数威布尔分布，在预先设定的子区域中随机抽样得到风速时间序列；

根据所述子区域的电网拓扑，确定子区域的电网支路和电压节点；

基于所述风速时间序列：

由所述子区域的节点电压、节点电压相角差和子区域的电缆参数确定有功网损最低的目标函数；所述电缆参数包括子区域内各支路电导；

由所述子区域的各节点无功容量和子区域的造价参数，确定无功补偿经济成本最低的目标函数；所述造价参数包括子区域内各节点的单位无功容量建设成本和单位时间运行维护成本；

根据风电机组输出功率与风速的关系，获取各风电机组的有功功率和无功功率，并根据各风电机组的有功功率和无功功率，建立目标函数运行的海上风电基地的潮流约束、海上风电基地风机出力约束和海上风电基无功补偿的出力约束。

进一步的，所述有功网损最低的目标函数如下式所示：