[發(fā)明專利]不同時(shí)間尺度下多目標(biāo)協(xié)調(diào)分散風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310241931.6
• 申請(qǐng)日: 2013-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN103441506B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢作霞;黃旭;楊俊友;朱鈺;厲偉;顏寧;姜立兵;崔嘉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院;沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18
• 代理公司: 沈陽(yáng)智龍專利事務(wù)所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍,周智博

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在分散式風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功優(yōu)化控制中不同時(shí)間尺度下多目標(biāo)電壓控制方法，屬于風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無(wú)功電壓控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著國(guó)家對(duì)可再生能源發(fā)電的高度重視，風(fēng)電已成為具有規(guī)模化開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源。但風(fēng)電作為電源具有隨機(jī)性和間歇性，隨著更多大容量風(fēng)電場(chǎng)的投入運(yùn)行，風(fēng)電并網(wǎng)等技術(shù)問(wèn)題越來(lái)越突出，集中式大電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)能力差，運(yùn)行不夠靈活。在此背景下，國(guó)家提出了發(fā)展分散式風(fēng)電的政策。

分散式發(fā)電形式相比于集中式發(fā)電有以下特點(diǎn)：1、單機(jī)容量小，多機(jī)成組并列，逐級(jí)升壓送入主電網(wǎng)，發(fā)電設(shè)備眾多，控制復(fù)雜；2、一般接入原有配電網(wǎng)，接近用戶終端，易于本地消納；3、風(fēng)電滲透率增加，潮流雙向流動(dòng)，風(fēng)電的隨機(jī)波動(dòng)性將引起電網(wǎng)電壓和頻率不穩(wěn)定問(wèn)題。由此看來(lái)，針對(duì)分散式風(fēng)電的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、調(diào)度、安全運(yùn)行等問(wèn)題已成為迫切需要解決、深入研究的一系列基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。

無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題實(shí)質(zhì)上就是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及負(fù)荷情況給定時(shí)，通過(guò)對(duì)某些控制變量的優(yōu)化，所能找到的在滿足所有指定約束條件的前提下，使系統(tǒng)的某一個(gè)或多個(gè)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)時(shí)的無(wú)功調(diào)節(jié)手段。對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化可以控制電壓水平和降低有功損耗等，從而改善電能質(zhì)量。

針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功控制及優(yōu)化研究，已提出了不少的優(yōu)化方法。對(duì)大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的無(wú)功電壓穩(wěn)定控制，抑制系統(tǒng)擾動(dòng)引起的接入點(diǎn)電壓波動(dòng)，設(shè)計(jì)靈敏度信息動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)矩陣來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)輸出無(wú)功功率進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化；綜合考慮雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率和性能，從勵(lì)磁電流的不同組合優(yōu)化選擇、變流器容量的合理配置及充分發(fā)揮變流器無(wú)功調(diào)節(jié)能力的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)利于工程實(shí)施的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組新型無(wú)功優(yōu)化控制策略；考慮風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)機(jī)功率分配的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功功率綜合協(xié)調(diào)控制策略等。這些方法都可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)場(chǎng)的無(wú)功優(yōu)化。

但針對(duì)于分散式無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的研究很少，提出的無(wú)功優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)多為單目標(biāo)函數(shù)，不能很好的進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化；極少的研究為多目標(biāo)函數(shù)，并且是在同一時(shí)間周期下進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化，導(dǎo)致設(shè)備的頻繁調(diào)節(jié)，增加系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種分散式風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功優(yōu)化控制中按時(shí)間進(jìn)行分層的多目標(biāo)電壓控制方法，其建立不同時(shí)間尺度下的多目標(biāo)函數(shù)，其目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不能有效控制電壓、設(shè)備的調(diào)節(jié)頻繁和系統(tǒng)運(yùn)行成本高的問(wèn)題。

技術(shù)方案

根據(jù)分散式風(fēng)電場(chǎng)的特點(diǎn)，提出了不同時(shí)間尺度下的多目標(biāo)無(wú)功優(yōu)化方法：針對(duì)毫秒級(jí)的無(wú)功優(yōu)化控制，系統(tǒng)以機(jī)組變流器的瞬間最大無(wú)功支撐能力為目標(biāo)；針對(duì)秒級(jí)的無(wú)功優(yōu)化控制，系統(tǒng)以電壓偏差最小、短時(shí)閃變最小為綜合優(yōu)化目標(biāo)；針對(duì)分鐘級(jí)的無(wú)功優(yōu)化控制，系統(tǒng)以有功網(wǎng)損最小為優(yōu)化目標(biāo)。

一種不同時(shí)間尺度下多目標(biāo)協(xié)調(diào)的分散式風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括的步驟為：

第一步，通過(guò)SCADA檢測(cè)控制和采集系統(tǒng)得到風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過(guò)通訊線纜發(fā)送控制中心；

第二步，控制中心根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分鐘級(jí)的控制，根據(jù)最優(yōu)潮流計(jì)算得到風(fēng)電場(chǎng)匯集點(diǎn)的電壓參考值為追求經(jīng)濟(jì)性，此級(jí)的控制目標(biāo)是系統(tǒng)的網(wǎng)損最小：

f₁＝minP_loss（1）

其中P_loss為區(qū)域有功網(wǎng)損；

第三步，當(dāng)下一個(gè)分鐘級(jí)的控制周期到來(lái)時(shí)，返回第二步，根據(jù)給定的電壓參考值，控制目標(biāo)函數(shù)，使網(wǎng)損最小；否則執(zhí)行第四步；

第四步，將采集到的匯集點(diǎn)電壓與調(diào)度中心參考電壓值進(jìn)行比較，得到電壓偏差值為了防止設(shè)備的頻繁調(diào)節(jié)，設(shè)置電壓死區(qū)范圍，設(shè)置范圍為-0.01≤ΔU≤0.01，其中ΔU為的幅值；

若電壓偏差值在死區(qū)范圍內(nèi)并且短時(shí)閃變滿足國(guó)標(biāo)要求，則不需要進(jìn)行優(yōu)化，保持上一周期的優(yōu)化方案，等待下一個(gè)分鐘級(jí)控制周期到來(lái)，根據(jù)新的電壓參考值重新執(zhí)行第四步的控制；

若超出死區(qū)控制，針對(duì)秒級(jí)的無(wú)功優(yōu)化控制，系統(tǒng)將以短時(shí)閃變最小、電壓偏差最小為綜合優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)為：

f₂＝min(c₁P_st+c₂ΔU)（2）

其中P_st為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的短時(shí)閃變之和；ΔU為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓偏差之和；c₁，c₂為權(quán)重系數(shù)，且c₁+c₂＝1；