[發明專利]一種大型城市電網的類同步調相機的優選方法

有效

• 申請號: 201710461442.X
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107332232B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 胡澤春;趙博石;周前;張寧宇;徐珂
• 申請（專利權）人: 清華大學;國網江蘇省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/16
• 代理公司: 11201 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 廖元秋<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提出一種大型城市電網的類同步調相機的優選方法，屬于電力系統優化技術領域。該方法首先建立同步發電機無功功率上、下限與有功功率間的一次函數關系并得到相關參數，確定在低負荷階段發電機做類同步調相機運行的場景數量，建立類同步調相機優化配置模型；將模型分解為主問題模型和子問題模型；對主問題模型求解，得到類同步調相機優選結果；將主問題模型的解帶入子問題模型，在每個場景下，子問題模型對主問題模型解進行交流可行性校驗，迭代循環求解，直到得到主問題模型的最優解。本發明通過合理配置類同步調相機，增強了大型城市電網的電壓控制手段，更好發揮了城市電網自身存在的電壓無功調節潛力，保障了電力系統的安全穩定運行。

技術領域

本發明屬于電力系統優化的技術領域，具體地涉及一種大型城市電網的類同步調相機的優化方法。

背景技術

城市電網泛指為城市供電的各電壓等級電力系統，不僅是城市重要基礎設施，還是區域電力系統的重要組成部分，具有用量大、負荷密度高、供電質量要求高等特點。

按照2014年國務院發布的《關于調整城市規模劃分標準的通知》，我國符合超大型城市標準的有北京、上海、天津、重慶、廣州、深圳6座城市，符合特大型標準的有南京、杭州、武漢等10座城市，符合大型標準的有124座。受我國能源結構調整、發展策略及環保排放方面影響，區外來電比重增加、區內電源數量減少正逐漸成為大型城市電網的主要特征。

同步發電機是電力系統中最重要的動態無功源，區內電源數量不足的大型城市電網面臨動態無功儲備不足、無功電源支撐缺乏的問題。尤其是在城市電網在負荷低谷期間，電壓偏高越限的問題是逐漸突出。根據華東地區部分城市電網低負荷期間同步發電機無功功率的運行統計數據，盡管機組已達到吸收無功功率能力的上限，電網中節點電壓偏高的問題依然存在。因此開展高受電比重弱電源支撐大型城市電網的動態無功源的配置研究非常重要。

根據國家電網公司戰略規劃，在“十三五”期間，將在多回特高壓直流的送受端加裝同步調相機以應對特高壓直流送受端動態無功儲備和電壓支撐不足的突出問題；同步調相機即為運行于電動機狀態，不帶機械負載也不帶原動機，只向電力系統提供或吸收無功功率的同步電機。同步調相機的配置和運行成本較高，考慮大型城市電網的區外來電比重大，區內電源功率水平較低的特點，將現有城市電網內的同步發電機進行電氣化改造，以使其可以在低有功功率輸出的狀態下運行而擴大其無功功率范圍是一個有效的提高城市電網電壓支撐能力的手段。將同步發電機經過電氣化改造后，其無功功率范圍得到擴大，而在低有功功率運行，稱為類同步調相機。類同步調相機是一種實現大型城市電網電壓安全穩定的新技術，可參與城市電網的電壓安全控制。

作為動態無功設備，類同步調相機既可以通過進相運行吸收無功以緩解大型城市電網電壓偏高的問題，也可以動態地輸出無功功率以應對大型城市電網的交直流系統穩態故障，與STATCOM(靜止同步補償裝置)等FACTS(柔性交流輸電系統)設備相比，FACTS設備雖然在響應速度上更有優勢，但類同步調相機從系統慣性、提高系統短路比、改造的經濟性方面效果更優。

因此開展如何基于目前城市電網中現有的同步發電機的參數和電壓控制潛力和在網絡中的電壓控制效果來選擇進行電氣化改造，進而作為類同步調相機運行的研究，實現類同步調相機作為無功補償裝置的優化配置是這一技術手段投入應用前需要解決的關鍵問題。無功補償裝置的優化配置問題包括對無功補償裝置的選址和容量確定，所建立的優化模型是一個含有混合整數變量的非凸非線性的優化問題，在考慮多運行場景的情況下，求解難度較大。目前的發明專利主要體現為無功補償裝置的選址問題，所使用的方法主要是基于排序的自動選址和動態規劃的方法。

中國發明專利(申請號201610262591.9)一種大電網無功補償自動選址及容量優化方法，提供一種大電網無功補償自動選址及容量優化方法，利用歸一化處理方法和不同權重系數,實現無功補償的自動選址,減少了無功補償手工計算的工作量。但沒有考慮同步發電機可以進行類同步調相機運行的技術，也沒有給出明確的優化算法。