[發(fā)明專利]一種風電系統(tǒng)無功優(yōu)化方法

無效

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• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103368186A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王昕;鄭益慧;李立學(xué);王希;高洪閣;王亞芬;趙宇海
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);國家電網(wǎng)公司;吉林省電力有限公司四平供電公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;G06F19/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風電系統(tǒng)無功優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

風能是廉價的可再生能源，基于風力的發(fā)電技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。由于風存在隨機性，間歇性和不可調(diào)控等性質(zhì)，當風力發(fā)電并網(wǎng)的時候，必然會對電力系統(tǒng)的運行造成不可估量的影響。

優(yōu)化運行是智能電網(wǎng)建設(shè)的一項重要任務(wù)，風電的接入為地區(qū)電網(wǎng)運行的優(yōu)化提供了新的調(diào)節(jié)手段。目前，我國含風電場的電網(wǎng)都存在著問題：電壓質(zhì)量不夠理想，負荷峰谷時電壓波動過大。而影響電壓水平重要因素的是無功功率，無功功率的合理分布是保證電壓質(zhì)量的基本條件。一方面，無功過剩將會抬高系統(tǒng)電壓，過剩的無功在系統(tǒng)中流動，不僅會損耗有功功率，占用輸電線路和設(shè)備容量，而且會在線路上產(chǎn)生電壓降落，影響電壓質(zhì)量和穩(wěn)定性。另一方面，無功不足會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低，用電設(shè)備不能充分利用，過低的電壓水平甚至?xí)?dǎo)致電壓崩潰等嚴重事故。所以控制無功的合理流動，保持無功平衡，不僅能保證電壓質(zhì)量，提高系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，而且能降低電能損耗，獲得經(jīng)濟效益。因此，無功優(yōu)化作為含風電場電網(wǎng)規(guī)劃的一個重要組成部分，通過無功補償，可以實現(xiàn)電網(wǎng)電壓控制、改善電網(wǎng)穩(wěn)定性、減少網(wǎng)絡(luò)損耗及保證有較寬的運行裕度。

目前，風電系統(tǒng)的無功優(yōu)化方法漸漸需要更為智能化的算法來對其進行完善，但是其中絕大多數(shù)對于適應(yīng)風電的不穩(wěn)定出力效果非常有限、搜索精度不高、計算較為復(fù)雜，對于實現(xiàn)和推廣都存在著一定的困難。

鑒于此，如何提供一種風電系統(tǒng)的無功優(yōu)化方法，能夠有效地降低風電系統(tǒng)中劣性粒子比例，從而更好地改善粒子分布、增強搜索精度，提高系統(tǒng)的電壓水平，減小網(wǎng)損，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種風電系統(tǒng)無功優(yōu)化方法，用于改進風電系統(tǒng)中粒子群算法的無功優(yōu)化應(yīng)用，從而有效地降低劣性粒子比例，達到改善粒子分布的目的，并能增強搜索精度，使系統(tǒng)的電壓水平提高，網(wǎng)損減小。

所述風電系統(tǒng)無功優(yōu)化方法，包括以下步驟：

S1：建立風機的數(shù)學(xué)模型，獲取風電場風速，并在此風速下確定風電機發(fā)出的有功功率以及需要吸收的無功功率；

S2：在含風電場的電力系統(tǒng)中形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣，設(shè)定各節(jié)點電壓初值；

S3：建立無功規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，以系統(tǒng)有功網(wǎng)損作為目標函數(shù)，同時將節(jié)點電壓越限和發(fā)電機無功出力越限以罰函數(shù)的方式進行處理，通過功率約束方程和變量約束方程對所述無功規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的參數(shù)范圍進行限制；

S4：在所述風機數(shù)學(xué)模型以及所述節(jié)點導(dǎo)納矩陣中輸入原始數(shù)據(jù)，獲取系統(tǒng)節(jié)點信息和支路信息，獲取控制變量的個數(shù)及各自的取值范圍；

S5：將所述無功規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的解看成一個粒子，形成初始粒子群，設(shè)置所述粒子群的群體規(guī)模參數(shù)，設(shè)置最大迭代次數(shù)，隨機產(chǎn)生全部粒子及其自身的初始位置和初始速度；

S6：對所述粒子群中的每個粒子進行潮流計算，計算群中每個粒子的有功網(wǎng)損，得到各粒子的適應(yīng)度值f_i和當前個體最優(yōu)解pBest_id及全局最優(yōu)解gBest_id；

S7：根據(jù)粒子適應(yīng)度大小，取前m個優(yōu)秀粒子，利用云條件發(fā)生器在所取的優(yōu)秀粒子周圍各產(chǎn)生n個新粒子，并采用云模型改變粒子的飛行權(quán)重，更新粒子群；

S8：除去S7中所取得m個優(yōu)秀粒子，對其他普通粒子采用常規(guī)粒子群算法更新粒子群；

S9：結(jié)合步驟S7、S8更新后的粒子群，對變量約束方程中控制變量的越界范圍進行調(diào)整，修正處于越界狀態(tài)的變量，計算整個種群適應(yīng)度；更新各粒子群的適應(yīng)度值和當前個體最優(yōu)解pBest_id及全局最優(yōu)解gBest_id；

S10：若粒子群迭代次數(shù)已經(jīng)達到最大迭代次數(shù)或粒子群迄今為止搜索到的最優(yōu)位置滿足預(yù)定的最小適應(yīng)閾值，則執(zhí)行步驟S11；若不滿足，則回到步驟S7；

S11：停止迭代，輸出最優(yōu)節(jié)點電壓和有功網(wǎng)損。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述步驟S4中的所述原始數(shù)據(jù)包括：風電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲、元件參數(shù)和發(fā)電、負荷參量條件。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述步驟S7中的所述云條件發(fā)生器為：