[發明專利]一種電力系統多源無功優化控制方法

在審

• 申請號: 201510959320.4
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105490312A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 常喜強;郭小龍;張鋒;馬曉磊;王躍峰;于汀;穆云飛;王明深
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新疆電力公司;中國電力科學研究院;天津大學
• 主分類號: H02J3/50
• 分類號: H02J3/50;H02J3/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發明涉及一種電力系統多源無功優化控制方法。

背景技術

近年來，風電作為清潔無污染的可再生能源，在世界范圍內快速發展。截止到2014 年底，世界風電裝機容量已達到360GW，中國、美國、德國、西班牙和印度五國占世界總裝機 容量的72％。然而，風電隨機性和弱可控性的特點，給電力系統薄弱環節的電壓穩定產生了 深刻的影響。同時，大量異步風機發電時需要吸收無功功率，如果電網不能提供充足的無 功，將會造成風機的機端電壓下降，嚴重時甚至有脫離電網的危險^[1]。

電動汽車以其節能減排的優勢，成為交通低碳化發展的重要環節，目前有逐步取 代傳統能源汽車的趨勢。在V2G(Vehicle-to-Grid)概念下，電動汽車通過充電樁與電網互 動，既可以作為系統負荷，又可以分布式儲能設備，同時，基于電力電子接口的充電樁可以 作為無功發生裝置^[2]，為系統提供無功支撐，通過與常規無功調壓設備相配合，積極參與到 系統的無功電壓優化運行中。

目前，各國學者已經針對電動汽車有功功率的優化控制展開研究，充分利用電動 汽車的V2G有功響應能力，提高系統的電壓穩定性、電能及頻率質量等。然而，尚未有大量研 究針對電動汽車充電樁產生的無功參與系統優化運行進行探討。文獻[3]從技術控制層面 驗證了電動汽車充電樁作為無功發生裝置的可行性，電動汽車在充電過程中，可降低充電 時功率因數，為系統提供無功功率；文獻[4]則在考慮用戶交通行為的基礎上，評估電動汽 車充電樁集群的無功響應能力。

無功電壓優化是保障電網安全運行，降低有功網損，改善電壓分布，提高電能質量 的有效手段。文獻[5]以有載調壓變壓器分接頭檔位、并聯電容器組投切作為可控的無功電 壓控制變量，實現對地區電網的無功優化控制，提高電網運行的經濟性與可靠性。文獻[6] 考慮同步發電機、并聯電容器組、FACT裝置等無功源，以發電機經濟調度、電網經濟運行和 離散無功源動作次數最少為優化多目標，提高系統的電壓安全性與可靠性。

[參考文獻]

[1]梁紀峰.基于大規模風電集中接入電網的無功電壓特性及控制研究[D].華北 電力大學，2012.

[2]姚新麗.基于電動汽車換電站的D-STATCOM補償系統的研究[D].湖南：湖南大 學，2012.

[3]C.KisacikogluM，KeslerM，M.TolbertL.Single-phaseon-board bidirectionalPEVchargerforV2Greactivepoweroperation[J].IEEE TransactionsonSmartGrid，2015，6(2)：767-775.

[4]YuT，YaoX，WangM.AReactivepowerevaluationmodelforEV chargersconsideringtravellingbehaviors[C].ProceedingsofIEEEElectric UtilityDeregulationandRestructuringandPowerTechnologies，2015，Changsha， China.

[5]潘蕾蕾，劉俊勇.考慮控制動作順序影響的地區電網無功優化實時控制系統的 研究[J].電工技術學報，2005，20(2)：110-118.

[6]RabieeA，ParnianiM.Voltagesecurityconstrainedmulti-period optimalreactivepowerflowusingbendersandoptimalitycondition decompositions[J].IEEETransactionsonPowerSystem，2013，28(2)：696-708.

發明內容

在風電和負荷預測的基礎上，利用并聯電容器組投切和有載調壓變壓器分接頭對 系統進行日前無功電壓優化，充分考慮電動汽車充電樁的實時無功響應能力，對日內正常 運行情況下的無功電壓優化進行實時修正，提高電網運行的經濟性，而日內故障運行時則 主要考慮并聯電容器組的投切，提出了考慮無功電壓靈敏度和時序遞進的無功源控制方 案，以達到快速恢復電壓的目的。