[发明专利]一种光伏发电集群参与电力系统动态电压控制的方法

摘要

本发明涉及一种光伏发电集群参与电力系统动态电压控制的方法，属于电力系统运行和控制技术领域。首先建立光伏集群PI控制架构；集群协调层测量并网点电压、有功与无功功率完成对外等值辨识，产生光伏集群输出无功功率参考值；依照潮流线性化方法，建立各光伏发电单元无功出力分配模型，计算各单元无功出力。本方法利用发电单元逆变器的无功补偿能力，通过广域PI控制，实现光伏集群整体的电压动态无差调节，并实现发电单元间无功功率的合理分配。集群协调层通过周期性测量并网点数据完成与更新对外等值辨识，获取外部系统参数。本方法使得光伏集群对系统呈现整体的电压动态无差调节特性，合理安排各发电单元无功出力，改善电压控制的动态特性。

主权项

1.一种光伏发电集群参与电力系统动态电压控制的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)设定光伏发电集群并网点状态采样周期T_u为0.5秒，设定光伏发电集群的对外等值辨识周期T_p为10秒，记采样周期T_u中的任意时刻为t_u，记对外等值辨识周期T_p中的任意时刻为t_p，初始化时，分别设t_u、t_p为零；(2)采集光伏发电集群并网点的电压U_c、有功功率P_c与无功功率Q_c，在每个采样周期中对上述状态变量进行一次采样，记第t个采样周期中采样得到的光伏发电集群并网点的电压为U_c^t，有功功率为P_c^t，无功功率为Q_c^t，初始化时，设t＝1；(3)对t_p进行判断，若t_p≥T_p，则进行步骤(4)，若t_p＜T_p，则进行步骤(6)；(4)采用戴维南等值方法，进行光伏发电集群对外等值辨识，得到光伏发电集群外部等值电路的电阻R、电抗X和外部等值电势E，具体过程如下：(4‑1)建立光伏发电集群并网点电压与光伏发电集群外部等值电势的关系如下：其中，R为光伏发电集群外部等值电路的电阻，X光伏发电集群外部等值电路的电抗，E为光伏发电集群外部等值电路的外部等值电势；根据上述光伏发电集群并网点电压与光伏发电集群外部等值电势的关系，得到一个光伏发电集群并网点电压与光伏发电集群并网点有功功率和无功功率的映射关系如下：U_c＝Y(U_c,P_c,Q_c)(4‑2)采用最小二乘法，得到光伏发电集群进行对外等值辨识的目标函数如下：其中，T为分析的采样点数，取值范围为6‑10；求解上述目标函数，得到光伏发电集群外部等值电路的电阻R、电抗X和外部等值电势E；(5)将t_p重新设置为零；(6)对t_u进行判断，若t_u＜T_u，则重复进行本步骤，直到t_u≥T_u，进行步骤(7)；(7)按照如下步骤，实现光伏发电集群参与电力系统的动态电压控制：(7‑1)设定一个光伏发电集群并网点的参考电压U_r，将采集到的光伏发电集群并网点的电压U_c^t与设定的参考电压U_r进行比较，得到差值ΔU＝U_r‑U_c^t；(7‑2)根据上述差值ΔU，利用下式进行比例积分计算，得到光伏发电集群并网点无功功率增量的参考值ΔQ_r：ΔQ_r＝K_P·ΔU+K_I·∫ΔUdt其中，K_p为比例系数，取值为10，K_I为积分系数，取值为0.5；(7‑3)建立一个动态电压控制的优化模型，求解得到光伏发电集群中各光伏发电单元的无功功率改变量，过程如下：(7‑3‑1)建立各光伏发电单元电压控制的目标函数如下：其中，U_ri是光伏发电集群中的第i个光伏发电单元端电压的预设值，取值为其中，和分别为第i个光伏发电单元端电压的下限和上限，U_i为经参与电力系统动态电压控制后第i个光伏发电单元的端电压，N为光伏发电集群中光伏发电单元的个数；(7‑3‑2)建立光伏发电集群光伏发电单元的约束条件：a、光伏发电集群无功功率的平衡约束：其中，ΔQ_i为第i个光伏发电单元的无功功率改变量，为待求解的第i个光伏发电单元的无功功率，Q_ri为第i个光伏发电单元当前的无功出力；b、光伏发电集群潮流约束：光伏发电集群内部的潮流约束：其中，r_ij为第i个光伏发电单元与第j个光伏发电单元之间的支路ij的电阻，x_ij为第i个光伏发电单元与第j个光伏发电单元之间的支路ij的电抗，为第i个光伏发电单元当前的端电压，和为第i个光伏发电单元与第j个光伏发电单元之间的支路ij当前的有功和无功潮流，P_ij和Q_ij为优化后第i个光伏发电单元与第j个光伏发电单元之间的支路ij的有功和无功潮流，P_i^G为第i个光伏发电单元的有功功率；光伏发电集群外部的潮流约束：c、光伏发电集群中各支路的容量约束和各发电单元的电压约束：其中，和分别为第i个光伏发电单元与第j个光伏发电单元之间的支路ij无功潮流的下限和上限；(7‑3‑3)采用内点法，求解上述步骤(7‑3‑1)和(7‑3‑2)中的优化模型，得到各光伏发电单元的无功功率光伏发电集群将得到的无功功率以广播形式发送至各光伏发电单元；(8)将t_u重新设置为零，返回步骤(2)，实现光伏发电集群参与电力系统的动态电压控制。