[發(fā)明專利]一種用于新能源電站無功電壓的控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810316010.4
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108711866B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏友斌;蘇志朋;宋銘敏;潘文虎;沈新村;俞鵬;鳳飛;周啟揚;王鵬;趙倩;徐濤;黃進;肖雅;杜力;夏穎;白天宇;凌曉斌;尹元亞;楊曉娟;陳彥斌
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)安徽省電力有限公司蕪湖供電公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/50
• 代理公司: 鄭州圖釘專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41164
• 代理人: 董宇濤

本發(fā)明公開了一種用于新能源電站無功電壓的控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制系統(tǒng)包括預(yù)測模型、典型場景集模型和MPC優(yōu)化控制模型三部分組成；同時利用自回歸滑動平均方法預(yù)測母線電壓值和變電站負(fù)荷，然后對預(yù)測值通過拉丁超立方采樣生成離散化的場景，利用K?means聚類算法獲取典型場景集，以此建立以目標(biāo)函數(shù)是未來時間窗內(nèi)網(wǎng)損值和電壓偏移值最小的優(yōu)化控制模型，并采用二階錐規(guī)劃方法求解。由于采用上述的方法，本發(fā)明能夠合理安排無功出力，維持電壓穩(wěn)定性，降低區(qū)域網(wǎng)損。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)區(qū)域的無功優(yōu)化，特別涉及一種用于新能源電站無功電壓的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電場和光伏電站的大規(guī)模接入，給電網(wǎng)的安全可靠運行帶來新的問題。由于新能源電站具有間歇性和隨機性的特點，受風(fēng)速、光照等不確定環(huán)境因素影響較大，如何有效應(yīng)對電站并網(wǎng)點電壓的波動性的問題日益凸顯。其次，傳統(tǒng)電網(wǎng)無功優(yōu)化的目標(biāo)是就地平衡，電廠與電網(wǎng)間的輸電線路上不允許無功到送，同時也盡量降低無功潮流，因此如何協(xié)調(diào)二者無功補償?shù)膯栴}也日益重要。

相對于傳統(tǒng)調(diào)節(jié)主變分接頭、投切電容器等調(diào)壓措施，新能源電站均部署了靜止無功補償器或靜止無功發(fā)生器用于應(yīng)對并網(wǎng)點電壓的波動性，這兩種設(shè)備均可以連續(xù)平滑的輸出無功功率。此外新能電源電站的發(fā)電機組也具備一定的無功調(diào)節(jié)措施。目前國內(nèi)風(fēng)電機組多采用雙饋感應(yīng)風(fēng)電機組，這種機組在一定范圍內(nèi)可發(fā)出或吸收無功功率。光伏電站中的智能逆變器在額定有功出力的情況下仍能保持在0.9功率因素并網(wǎng)。

因此，如何協(xié)調(diào)控制電網(wǎng)及電站內(nèi)無功補償措施，保證并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定性，同時降低輸電損耗，是對于新能源電站電壓無功控制的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于新能源電站無功電壓的控制系統(tǒng)，保證并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定性，同時降低輸電損耗。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于新能源電站無功電壓的控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制系統(tǒng)包括預(yù)測模型、典型場景集模型和MPC優(yōu)化控制模型三部分組成；同時利用自回歸滑動平均方法預(yù)測母線電壓值和變電站負(fù)荷，然后對預(yù)測值通過拉丁超立方采樣生成離散化的場景，利用K-means聚類算法獲取典型場景集，以此建立以目標(biāo)函數(shù)是未來時間窗內(nèi)網(wǎng)損值和電壓偏移值最小的優(yōu)化控制模型，并采用二階錐規(guī)劃方法求解。

所述的控制系統(tǒng)的預(yù)測模型包括風(fēng)電/光伏功率預(yù)測和負(fù)荷/母線電壓預(yù)測兩部分，風(fēng)電/光伏功率預(yù)測誤差采用beta分布來擬合，負(fù)荷/母線電壓利用自回歸滑動平均方法來預(yù)測。

所述的控制系統(tǒng)的典型場景集模型，首先對電氣島內(nèi)新能源出力、母線電壓、變電站負(fù)荷的預(yù)測值通過拉丁超立方采樣生成離散化的場景，然后利用K-means聚類算法獲取典型場景集。

所述的控制系統(tǒng)的MPC優(yōu)化控制模型，建立以目標(biāo)函數(shù)是未來時間窗內(nèi)網(wǎng)損值和電壓偏移值最小的優(yōu)化控制模型，并采用二階錐規(guī)劃方法求解。

所述的風(fēng)電/光伏功率預(yù)測中當(dāng)風(fēng)功率預(yù)測值是P_t^pred時，機組輸出有功值為x的概率密度函數(shù)為：

上式中B(α,β)是beta函數(shù)，α和β為beta分布的形態(tài)參數(shù)，他們的值與beta分布的期望μ和方差σ²有關(guān)，計算公式為：

求出beta分布形態(tài)參數(shù)α和β，進而可以得到風(fēng)電功率預(yù)測誤差分布的概率密度函數(shù)；

在光功率預(yù)測中光伏陣列的輸出功率也服從服從beta分布，其概率密度公式如下：