[发明专利]基于串联同步机形式并网的光伏孤岛供电范围优化方法

说明书

本发明提供了一种基于串联同步机形式并网的光伏孤岛供电范围优化方法，涉及电力系统分析的技术领域，包括：获取电力系统各节点有功功率需求以及无功功率需求，建立含串联同步机并网光伏的电力系统网络模型；基于电力系统网络模型构建光伏孤岛范围矩阵；基于光伏孤岛范围矩阵构建光伏孤岛范围矩阵优化模型并求解。通过本发明的方法可以最大化负荷恢复范围，实现电力系统故障下孤岛范围的快速生成，并考虑负荷重要程度，避免重要负荷停电，显著提升电力系统的供电可靠性。

技术领域

本发明涉及电力系统分析的技术领域，尤其是涉及一种基于串联同步机形式并网的光伏孤岛供电范围优化方法。

背景技术

为应对化石能源日趋枯竭和环境污染不断加剧对人类社会带来的严峻挑战，未来的能源系统必须发展高比例的新能源发电，新能源的高渗透率接入也已成为未来电力系统的发展趋势。光伏作为主要的新能源发电形式之一，随着光伏制造与并网发电技术革新的不断涌现，光伏产品成本的持续降低，未来光伏发电的并网比例将持续提升，光伏并网对电力系统的影响效应也将逐渐显现。

依靠先进的信息和控制技术可实现光伏的合理化接入和高效运行，将给电力系统带来诸多益处，其中之一便是显著提高电力系统的供电可靠性。当电力系统中的电源发生故障退出运行或要枢纽线路故障断开，将导致负荷大面积停电，只有等待故障修复或电源重新投运后，负荷才可恢复供电，这将极大影响系统的供电可靠性。若故障发生后，充分挖掘光伏发电优势，形成以光伏为电源点的系统孤岛，实现故障修复前的负荷不停电，将极大提升系统的供电可靠性。

然而，当前以光伏发电为核心的孤岛稳定运行仍具有一定困难，首先光伏有功出力的随机波动性、间歇性无法满足孤岛内的频率稳定要求。若在孤岛运行期间，光照情况出现突变，光伏有功出力迅速跌落，孤岛内有功功率的缺额将导致孤岛内系统频率下降，无法满足负荷需求致使孤岛崩溃。除了有功频率问题，无功电压问题也制约光伏孤岛的稳定运行。光伏自身的最大功率控制模式无法为孤岛提供稳定的无功电压支撑，电力系统外部故障扰动下，光伏孤岛内无法找到类似电力系统同步机的平衡调节点，无法保持自身稳定运行。串联同步机并网是一种新能源新型并网形式，在此种光伏并网形式下，光伏和电力系统之间加入了一组由同步电动机和同步发电机组成的电机对，可为电力系统提供稳定的惯性和无功支撑，为解决光伏孤岛并网的频率和电压稳定提供了有效的解决措施，但如何充分挖掘光伏有功、无功的潜力，在电力系统故障下，最大化孤岛范围，实现孤岛范围的优化，尽可能多地恢复故障影响负荷，在优化模型和算法求解方面仍具有一定的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于串联同步机形式并网的光伏孤岛供电范围优化方法，以实现电力系统故障下孤岛范围的快速生成，并考虑负荷重要程度，避免重要负荷停电，显著提升电力系统的供电可靠性。

本发明提供了一种基于串联同步机形式并网的光伏孤岛供电范围优化方法，包括：

获取电力系统各节点有功功率需求以及无功功率需求，建立含串联同步机并网光伏的电力系统网络模型；

基于所述电力系统网络模型构建光伏孤岛范围矩阵；

基于光伏孤岛范围矩阵构建光伏孤岛范围矩阵优化模型并求解。

优选的，构建含光伏并网的电力系统网络节点-支路关联矩阵E，构建负荷节点的有功需求向量P和无功需求向量Q。

优选的，所述基于所述电力系统网络模型构建光伏孤岛范围矩阵的步骤包括：

构建电力系统中电源节点的供电路径矩阵A、电力系统中光伏节点的供电路径矩阵S；

基于构建电力系统中电源节点的供电路径矩阵A、所述电力系统中光伏节点的供电路径矩阵S构建光伏孤岛范围矩阵。

优选的，所述光伏孤岛范围矩阵优化模型如下：