[发明专利]风速波动下风电送出系统无功电压主动控制方法

摘要

本发明公开了一种风速波动下风电送出系统无功电压主动控制方法，根据下一时刻的预测风速，计算风电场有功出力预测值；采用优化算法计算在系统运行约束下能够满足目标函数并且能够维持并网点电压稳定的风电场的无功出力最优值；当风速波动造成无功调节能力小于无功出力最优值，启动无功电压主动控制策略，主动降低风电场有功功率以提高风电场无功调节能力，以无功出力最优值和降低后的有功出力预测值作为输出；当无功调节能力大于或等于无功出力最优值时，风电场以有功出力预测值和无功出力最优值作为输出。本发明能够在风速波动前进行提前控制，有效避免风速波动对电网电压造成较大影响，能够在保证电网安全性的前提下，实现经济效益最大化。

主权项

1.一种风速波动下风电送出系统无功电压主动控制方法，用于火电机组与风电场群并网的电力系统，其中，火电机组的数量为n，风电场群中风电场的数量为m，其特征在于：根据风速预测信息主动降低风电机组的有功出力以提高其无功电压控制能力，从而实现对风速波动下的电力系统无功电压稳定控制，包括以下步骤：步骤1：从电网中获取并网点当前电压值U_acc，风电场群的当前无功出力向量Q_W、当前有功出力向量P_W；其中，为第i个风电场当前无功出力值，为第i个风电场当前有功出力值，i∈{1,2,...,m}；步骤2：对系统进行潮流计算，得到并网点电压关于各个风电场有功出力的灵敏度向量S₁，并网点电压关于各个风电场无功出力的灵敏度向量S₂，第i个风电场的出口节点电压关于各个风电场有功出力的灵敏度向量第i个风电场的出口节点电压关于各个风电场无功出力的灵敏度向量其中，S₁＝[B₁ B₂...B_i...B_m]，B_i为并网点电压关于第i个风电场有功出力的灵敏度值，S₂＝[A₁ A₂...A_i...A_m]，A_i为并网点电压关于第i个风电场无功出力的灵敏度值，为第i个风电场的出口节点电压关于第j个风电场有功出力的灵敏度，为第i个风电场的出口节点电压关于第j个风电场无功出力的灵敏度，j∈{1,2,...,m}；步骤3：根据下一时刻的风速预测信息，计算风电场群下一时刻的有功出力预测向量并结合当前有功出力向量P_W、并网点电压关于各个风电场有功出力的灵敏度向量S₁以及并网点当前电压值U_acc计算并网点电压预测值其中，为第i个风电场的有功出力预测值；步骤4：建立第一目标函数，以风电场群下一时刻的无功出力向量Q′_W为变量，Q′_W＝[Q′_1,W Q′_2,W...Q′_i,W...Q′_m,W]，其中，Q′_i,W为下一时刻第i个风电场的无功出力值；根据第一目标函数和第一系统运行约束进行优化计算，求解风电场群下一时刻的无功出力向量Q′_W的最优解，以该最优解作为的风电场群下一时刻的最优无功出力向量Q_opt：为下一时刻第i个风电场的最优无功出力值；步骤5：根据风电场群的预测有功出力向量计算风电场群的无功调节能力向量Q_max；其中，为有功出力预测值为时第i个风电场的无功调节能力；步骤6：将最优无功出力向量Q_opt中各最优无功出力值与无功调节能力向量Q_max中对应的无功调节能力一一进行比较；当第i个风电场的无功调节能力大于或等于对应的无功出力最优值时，进入步骤7；当第i个风电场的无功调节能力小于对应的无功出力最优值时，进入步骤8；步骤7：以有功出力预测值作为第i个风电场的最优有功出力第i个风电场以最优有功出力作为下一时刻的有功功率输出，并以无功出力最优值作为下一时刻的无功功率输出；步骤8：通过主动降低风电场有功功率以提高风电场的无功电压控制能力；降低第i个风电场的有功出力预测值直到第i个风电场的无功调节能力刚好上升至满足此时对应的第i个风电场的有功出力预测值记为P′_max,i；以有功出力预测值P′_max,i作为第i个风电场的最优有功出力第i个风电场以最优有功出力作为下一时刻的有功功率输出，并以无功出力最优值作为下一时刻的无功功率输出；步骤9：根据步骤6‑8所确定的各风电场下一时刻无功功率输出，作为下一时刻风电场的无功功率输出控制指令，从而实现对风速波动下的电力系统无功电压稳定控制；步骤4中以风电场群无功出力最小为目标建立第一目标函数：其中，Q′_i,W为下一时刻第i个风电场的无功出力值；步骤4中第一系统运行约束包括并网点电压约束：U_acc,min≤U′_acc≤U_acc,max其中，U_a′_cc为下一时刻的并网点电压，U_acc,min为并网点允许的电压最小值，U_acc,max为并网点允许的电压最大值；下一时刻的并网点电压U′_acc与风电场无功出力的关系为：其中，为并网点电压预测值，Q′_W为下一时刻风电场群的无功出力向量，Q_W为风电场群的当前无功出力向量，S₂为并网点电压关于各个风电场无功出力的灵敏度向量；步骤4中第一系统运行约束包括风电场出口点电压约束：U_i,min≤U′_i≤U_i,maxU′_i为下一时刻第i个风电场的出口节点电压，U_i,min为第i个风电场的出口节点允许的电压最小值，U_i,max为第i个风电场的出口节点允许的电压最大值，i∈{1,2,...,m}，m为风电场群中的风电场数;下一时刻第i个风电场的出口节点电压U′_i与各个风电场无功出力的关系为：其中，为第i个风电场的出口节点电压预测值，U_i为当前时刻第i个风电场的出口节点电压，为第i个风电场的出口节点电压关于各风电场有功出力的灵敏度向量，为风电场有功出力预测值与其当前有功出力值之间的差值向量，Q′_W为下一时刻风电场群的无功出力向量，Q_W为风电场群的当前无功出力向量，为第i个风电场的出口节点电压关于各个风电场无功出力的灵敏度向量，i,j∈{1,2,...,m}。