[發(fā)明專(zhuān)利]一種應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)的分散式電壓控制優(yōu)化方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910837072.4
• 申請(qǐng)日: 2019-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110556878A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳秋偉;矯文書(shū);陳健
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/46
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/46;H02J3/50;H02J3/18;H02J3/16
• 代理公司: 37221 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李琳

本公開(kāi)提供了一種應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)的分散式電壓控制優(yōu)化方法及系統(tǒng)，構(gòu)建包含電壓需求以及無(wú)功裕度需求的目標(biāo)函數(shù)；確定無(wú)功補(bǔ)償量及其所受到的約束；根據(jù)目標(biāo)函數(shù)以及約束條件，確定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)所需的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量值；根據(jù)測(cè)量的風(fēng)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)經(jīng)過(guò)本算法優(yōu)化計(jì)算得到計(jì)算結(jié)果，即得到最優(yōu)的無(wú)功補(bǔ)償量；將得到的優(yōu)化結(jié)果反饋到風(fēng)機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)時(shí)追蹤風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓的變化，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)電壓穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)屬于電能質(zhì)量中的電壓控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)的分散式電壓控制優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開(kāi)相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

考慮到化石能源枯竭和環(huán)境污染等問(wèn)題，風(fēng)能已成為世界上最有前景的可再生能源之一。隨著風(fēng)電的日益普及，其間歇性和不確定性給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)了一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。電壓/無(wú)功功率控制一直是風(fēng)電場(chǎng)控制的一項(xiàng)重要任務(wù)，特別是在滿足風(fēng)電場(chǎng)與外部電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電壓穩(wěn)定方面。除了各種常規(guī)的風(fēng)電場(chǎng)電壓調(diào)節(jié)設(shè)備，像有載調(diào)壓變壓器、靜態(tài)同步補(bǔ)償器(STATCOM)等，應(yīng)用電力電子轉(zhuǎn)換器接口的現(xiàn)代風(fēng)機(jī)(WTs)也可以為電網(wǎng)提供連續(xù)的無(wú)功支持。

據(jù)發(fā)明人了解，當(dāng)前，風(fēng)電場(chǎng)的電壓控制策略主要有三種：1)從基本的比例積分(PI)控制(即根據(jù)連接點(diǎn)處的電壓計(jì)算出所需無(wú)功，然后按比例分配給各個(gè)風(fēng)機(jī))發(fā)展到比單純的PI控制有更好性能的帶下垂控制補(bǔ)償器的PI控制。這樣的控制方式是很容易實(shí)現(xiàn)的，然而，它們無(wú)法保證在由于通信延遲等原因?qū)е碌牟环€(wěn)定下的控制表現(xiàn)。2)分散電壓控制策略，諸如基于一致性方法的電壓控制策略和基于網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)的分散電壓控制策略等，這種方法不需要中央控制器和高性能通信，但整體最優(yōu)表現(xiàn)可能較差。3)集中優(yōu)化電壓控制策略，諸如最優(yōu)潮流優(yōu)化控制和模型預(yù)測(cè)電壓控制策略等，這種方法需要一個(gè)中央風(fēng)場(chǎng)控制器和高性能的通信，因?yàn)樗枰中畔?lái)執(zhí)行優(yōu)化算法，達(dá)到全局最優(yōu)。這可能不適合大型風(fēng)電場(chǎng)，因?yàn)橛?jì)算量大，通信費(fèi)用高，此外，集中控制優(yōu)化算法所需時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，具有較差的即插即用功能。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)為了解決上述問(wèn)題，提出了一種應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)的分散式電壓控制優(yōu)化方法及系統(tǒng)，本公開(kāi)以風(fēng)電場(chǎng)中各風(fēng)機(jī)的無(wú)功出力以及無(wú)功補(bǔ)償裝置所補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功作為控制手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)連接點(diǎn)和各風(fēng)機(jī)端電壓的穩(wěn)定控制，在保證集中控制的最優(yōu)性能的同時(shí)，消除了中央風(fēng)電場(chǎng)電壓控制器和雙向通信的需要。

根據(jù)一些實(shí)施例，本公開(kāi)采用如下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)的分散式電壓控制優(yōu)化方法，包括以下步驟：

構(gòu)建包含電壓需求以及無(wú)功裕度需求的目標(biāo)函數(shù)；

確定無(wú)功補(bǔ)償量及其所受到的約束；

根據(jù)目標(biāo)函數(shù)以及約束條件，確定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)所需的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量值；

根據(jù)測(cè)量的風(fēng)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)經(jīng)過(guò)本算法優(yōu)化計(jì)算得到計(jì)算結(jié)果，即得到最優(yōu)的無(wú)功補(bǔ)償量；

將得到的優(yōu)化結(jié)果反饋到風(fēng)機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)時(shí)追蹤風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓的變化，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)電壓穩(wěn)定。

作為可選擇的實(shí)施方式，所述電壓需求是風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)要在一定的范圍之內(nèi)，目標(biāo)函數(shù)中越靠近設(shè)定值越好。

作為可選擇的實(shí)施方式，所述無(wú)功裕度需求為無(wú)功補(bǔ)償單元發(fā)出的無(wú)功具有一定的裕度，輸出靠近其無(wú)功出力上下限的中間值的無(wú)功，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)受到擾動(dòng)時(shí)風(fēng)機(jī)有足夠的應(yīng)對(duì)能力。

作為進(jìn)一步的限定，所述目標(biāo)函數(shù)是風(fēng)電場(chǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓以及風(fēng)機(jī)發(fā)出無(wú)功功率與對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)取值差的歐幾里得范數(shù)之和達(dá)到最小。

作為進(jìn)一步的限定，所述約束包括各無(wú)功補(bǔ)償源所能提供無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)在設(shè)定的上下限之間；以及風(fēng)電場(chǎng)的潮流模型中無(wú)功、有功和電壓等式約束。

作為進(jìn)一步的限定，對(duì)每個(gè)無(wú)功補(bǔ)償單元進(jìn)行分散式實(shí)時(shí)控制，相鄰單元之間沒(méi)有通信。