[发明专利]一种面向海上风电汇集区的电网二级电压控制方法

说明书

本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，尤其涉及面向海上风电汇集区的电网二级电压控制方法。本发明方法在已有的协调二级电压控制(CSVC)模型基础上，首先对海上风电汇集区内海上升压站高压侧母线电压进行检查，若海上升压站高压侧母线电压正常，则在CSVC模型中增加引入了对风场的海上升压站高压侧母线的约束条件，因此可以保证求解能够满足风场海上部分电压运行的要求；若海上升压站高压侧母线电压越限，则在CSVC模型的目标函数中增加了校正海上升压站母线电压的部分，通过求解能够消除海上部分电压越限，满足正常运行的要求。

技术领域

本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，涉及一种面向海上风电汇集区的电网二级电压控制方法，尤其涉及一种面向220kV海上风电场的海上部分和陆上部分电压协调的自动电压控制方法。

背景技术

近年来，陆、海风相结合已成为不少沿海地区推进清洁能源替代的优选方案。海上风电已成为风电技术领域的前沿和制高点，并网容量快速增长。以广东省为例，截止2020年底已经开工建设海上风电装机容量1200万kW。预计至2030年底，将建成海上风电场共23个，总装机容量达6685万kW，其中近海浅水区建设海上风场15个，装机容量985万千瓦；近海深水区建设海上风场8个，装机容量5700万kW。大规模海上风电的快速发展，给电网的调度运行带来新的挑战。一方面，海上风电场基本都建设在沿海100-200km处，距离负荷中心较近，且常年有风，非常适合电负荷中心的有功需求；另一方面，对海上风电采取大规模集中开发模式，由于风力发电固有的间歇性特点，大规模海上风电并网也电压调控带来较大困难。在海上风电集中并网的区域，十几座220kV新能源场站集中并网，在较小的电网区域内集中接入300～400万kW的风力发电，而这些区域缺乏常规水、火发电厂机组的无功电压支撑，系统短路容量较小，导致海上风电有功发电出力的变化会引发较大的电压波动。而海上风电场一般通过海底电缆向主网送点，电缆本身较大的充电无功对电压波动起到的放大效应，进一步增加了并网区域的电压波动。

徐峰达，郭庆来，孙宏斌在文献《多风场连锁脱网过程分析与仿真研究》(电网技术，2014，38(6)：1425-1431)的研究表明，在大规模汇集接入电网的新能源发电区域，容易发生由于电压波动引起的海上风电场连锁脱网故障，进而影响整个电网的安全稳定运行。为了解决这个问题，一方面需要充分利用新能源场站自身的无功调节能力，为新能源发电提供电压支撑；另一方面也要合理调控新能源场站和送出通道的多种特性无功资源，实现协调控制。

目前典型的海上风电汇集区电网的结构如图1所示。如图中所示，每个虚线矩形框内的部分为一座海上风电场，多座海上风电场汇集到一座220kV汇集站。在每座海上风电场由陆上和海上两个部分组成，陆上部分包括陆上开关站的220kV母线，以及SVG无功补偿装置；海上部分包括海上升压站的220kV母线，以及通过升压变低压侧35kV母线带出的海上风电机组。海上部分和陆上部分通过若干220kV海底电缆连接，其电压情况与陆上开关站母线有显著差异。因此，对海上风电场，需要同时考虑海上升压站母线和陆上开关站母线的电压控制目标。在传统的自动电压控制系统(AVC)中，对常规火电厂、水电厂，多采用协调二级电压控制的方法。郭庆来，孙宏斌,张伯明等在文献《协调二级电压控制的研究》(电力系统自动化，2005，29(23)：19-23)提出了一种协调二级电压控制的二次规划模型，其仅考虑区域中的中枢母线以及电厂高压侧并网母线的控制，不能满足海上风电场需要同时考虑海上升压站母线和陆上开关站母线的电压控制需求。

发明内容

本发明的目的是提出一种面向海上风电汇集区的电网二级电压控制方法，在已有的协调二级电压控制(CSVC)模型基础上，同时考虑海上、陆上母线的电压控制目标，以同时满足海上风电场陆上和海上部分母线电压运行的要求。