分散式風電接入地區的無功優化方法
2023-05-08 12:20:16
分散式風電接入地區的無功優化方法
【專利摘要】本發明公開了智能電網設計【技術領域】中的一種分散式風電接入地區的無功優化方法。包括確定分散式風電接入地區的投切電容器組的無功優化目標函數和約束條件，並確定所述地區的配電網實時無功優化目標函數和約束條件；根據投切電容器組的無功優化目標函數和約束條件，求取電容器組的投切時間；根據電容器組投切時間，投入和切除容器組；根據配電網實時無功優化目標函數和配電網約束條件，求取靜態無功補償裝置的無功出力和風電機組的無功出力；根據靜態無功補償裝置的無功出力和風電機組的無功出力，調節靜態無功補償裝置和風電機組。本發明具有很好的適應性且可提升電網對分散風電的接納能力。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬於智能電網設計【技術領域】，尤其涉及一種分散式風電接入地區的無功優 化方法。 分散式風電接入地區的無功優化方法
【背景技術】
[0002] 電力系統的核心作用是在保證電網安全經濟運行的前提下，為現代社會的經濟生 產和人民生活提供充足且高質量的電能。系統中無功潮流分布是否合理直接決定了系統電 壓質量的好壞，這不僅關係到電力系統向電力用戶提供電能質量的優劣，還直接影響到電 網自身運行的安全性和經濟性。如果電壓偏差過大或者波動過大，不僅會直接影響電氣設 備的運行性能和使用壽命，而且還會給電力系統安全、穩定的運行帶來困難，甚至會引起系 統電壓崩潰，造成大面積停電事故。
[0003] 在電力系統運行階段，通過無功優化對系統內現有的無功資源進行優化配置，其 措施包括調節發電機機端電壓、調整有載調壓變壓器分接頭位置、改變無功補償裝置投切 容量等，從而達到優化電網的無功潮流分布，降低電網有功損耗，改善系統電壓水平，提高 系統整體的安全性和經濟性，並使得電氣設備及用戶負荷可以安全可靠地運行等目的，對 電力系統有著十分重要的工程實踐意義，會給電力企業帶來顯著的經濟效益。
[0004] 電力系統無功優化的數學模型較複雜，目標函數和約束條件均含有非線性方程， 其控制變量常混雜有離散變量與連續變量，也往往需要同時考慮多個優化目標，並具有解 空間複雜、多約束、多極值、多不確定性等特點。該問題本身屬於NP-hard問題，對此類問題 的求解是一項計算複雜度相當大的工作。隨著電力系統規模的不斷擴大，對求解無功優化 問題的要求也越來越高，如能否可靠地求取最優解、能否儘快地收斂到最優解、能否解決解 空間中可行子空間和不可行子空間交錯的問題、能否實時動態地進行大規模電網的無功優 化控制等，由此無功優化問題的求解難度進一步增大。因此，對無功優化問題進行深入的研 究是十分必要的，不僅具有重要的實際意義，還具有十分重要的理論研究意義。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於，針對上述【背景技術】中提到分散式風電接入存在的不足之處， 提供一種分散式風電接入地區的無功優化方法，為提升電網對分散風電的接納能力提供理 論支持，為分散式風電的大規模開發提供有力的技術保障。
[0006] 為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種分散式風電接入地區的無功 優化方法，其特徵是所述方法包括：
[0007] 步驟1 :確定分散式風電接入地區的投切電容器組的無功優化目標函數和約束條 件，以及所述地區的配電網實時無功優化目標函數和約束條件；
[0008] 步驟2 :根據投切電容器組的無功優化目標函數和約束條件，求取電容器組的投 切時間；
[0009] 步驟3 :根據電容器組投切時間，投入和切除電容器組；
[0010] 步驟4:根據配電網實時無功優化目標函數和配電網約束條件，求取靜態無功補 償裝置的無功出力和風電機組的無功出力；
[0011] 步驟5 :調節靜態無功補償裝置，使其按照求取的靜態無功補償裝置的無功出力 輸出無功功率；調節風電機組，使其按照求取的風電機組的無功出力輸出無功功率。
[0012] 所述投切電容器組的無功優化目標函數為min.
【權利要求】
1. 一種分散式風電接入地區的無功優化方法，其特徵是所述方法包括： 步驟1 :確定分散式風電接入地區的投切電容器組的無功優化目標函數和約束條件， 以及所述地區的配電網實時無功優化目標函數和約束條件； 步驟2:根據投切電容器組的無功優化目標函數和約束條件，求取電容器組的投切時 間； 步驟3 :根據電容器組投切時間，投入和切除電容器組； 步驟4:根據配電網實時無功優化目標函數和配電網約束條件，求取靜態無功補償裝 置的無功出力和風電機組的無功出力； 步驟5 :調節靜態無功補償裝置，使其按照求取的靜態無功補償裝置的無功出力輸出 無功功率；調節風電機組，使其按照求取的風電機組的無功出力輸出無功功率。
2. 根據權利要求1所述的無功優化方法，其特徵是所述投切電容器組的無功優化目標 函數為min.
為所述地區全天24小時總無功網損；
;為所述地區第i小時的無功網損之和； 所述投切電容器組的約束條件為包括：
0· 93 彡 Uk 彡 1. 07 ; 1. W 24 ; Σ&為所述地區第i小時風電機組發出的有功功率之和； Σ#為所述地區第i小時平衡節點的有功功率之和； 為所述地區第i小時的有功網損之和； 為所述地區第i小時負荷節點吸收的有功功率之和； 為所述地區第i小時風電機組發出的無功功率之和； Σ0為所述地區第i小時平衡節點的無功功率之和； 為所述地區第i小時的無功網損之和； Σ0.為所述地區第i小時負荷節點吸收的無功功率之和； Uk為所述地區第k個節點的電壓標么值； ?\為電容器組投入時刻； '為電容器組切除時刻。
3. 根據權利要求1或2所述的無功優化方法，其特徵是所述配電網實時無功優化目標 函數為 minf2 = Σ ; Σ GLSS為配電網總實時無功網損； 所述配電網約束條件包括： Σ PG+ Σ Ρ〇 = Σ PLoss+ Σ PL ； Σ QG+ Σ Q〇 = Σ QLoss+ Σ Ql ； 0· 93 彡 Uk 彡 1· 07 ; Qsmin Qs Qsmax ; -0. 45P ^ QG ^ 0. 45P ； Σ Pe為配電網風電機組發出的實時有功功率之和； Σ P。為配電網平衡節點的實時有功功率之和； Σ 為配電網實時有功網損之和； Σ 為配電網負荷節點吸收的實時有功功率之和； Σ Qe為配電網風電機組發出的實時無功功率之和； Σ Qc!為配電網平衡節點的實時無功功率之和； Σ GLSS為配電網的實時無功網損之和； Σ 為配電網負荷節點吸收的實時無功功率之和； Qs為靜態無功補償裝置的實時無功出力； QSmax為靜態無功補償裝置的無功出力上限； QSmin為靜態無功補償裝置的無功出力下限； Qe為配電網風電機組發出的實時無功功率； P為風電機組額定有功容量。
【文檔編號】H02J3/18GK104052069SQ201410265376
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】孫鵬, 羅明武, 孫朝霞, 劉天慈 申請人:國家電網公司, 國網湖北省電力公司隨州供電公司