[發明專利]一種基于無功電壓靈敏度的海上風電場無功協調控制方法

有效

• 申請號: 202010690805.9
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111799812B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 杜婉琳;馬明;王玲;雷二濤;徐柏榆;金莉;唐挺
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/50;H02J3/38
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

本發明公開了一種基于無功電壓靈敏度的海上風電場無功協調控制方法，具體為：檢測各節點的電壓、功率，判斷并網點的電壓是否越線；分配海上風電機組與無功補償裝置的無功出力；分配海上風電場內各風電機組的無功出力。本發明既可以充分利用風電機組自身無功調節能力，又可以減少海上風電場的無功補償裝置裝設成本；利用無功電壓靈敏度來分配海上風電場內無功電源的無功出力，能夠充分利用風電機組的動態調節能力，一方面可以增大風電場內部的無功裕量，另一方面可以減小風電機組的無功出力負擔以及實現海上風電機組與無功補償裝置無功出力的有序性。

技術領域

本發明屬于海上風電場技術領域，具體涉及一種基于無功電壓靈敏度的海上風電場無功協調控制方法。

背景技術

風力發電是新能源發電中技術最成熟且最具規模開發條件的發電方式之一。由于海上風電具備資源條件穩定、距離負荷中心較近等優勢，近年來成為世界各國風電發展的重要方向。一方面，由于風資源的間歇性、隨機性和波動性，風電出力的波動性會導致大型風電場并網點電壓出現相應的波動。另一方面，由于海底電纜的充電無功大，海上風電場的并網點電壓容易超標。所以對于海上風電場來說，有效的無功功率控制對保障并網點電壓及整個發電場的穩定性極為重要。

對于海上風電場來說，無功裝置的裝設成本大、裝設難度高，而且海上風電場風電機組和無功配置之間缺乏協調控制，未能充分利用風電機組自身無功調節能力。而海上風電場普遍采用變速恒頻運行的雙饋異步風力發電機組，可實現有功和無功的解耦控制，所以將風電機組與無功補償裝置進行協調控制，這可以充分利用風電機組自身無功調節能力，又可以減少海上風電場的無功補償裝置裝設成本。對于將風電機組與無功補償裝置進行協調控制，相關文獻通過等比例分配控制等方式對各風電機組進行無功分配，但這沒有充分考慮到各風電機組存在空間特性差異以及對系統的無功相應特性也不同。

發明內容

針對海上風電場的無功電壓控制問題，為實現海上風電機組與無功補償裝置無功出力的協調配合和有序性以及減少海上風電場的無功出力。本發明提供一種基于無功電壓靈敏度的海上風電場無功協調控制方法。

本發明的一種基于無功電壓靈敏度的海上風電場無功協調控制方法，包括以下步驟：

步驟1：當海上風電場的并網點電壓U_pcc發生波動時，根據并網點電壓的偏差ΔU_pcc，計算并網點的無功缺額Q_ref、各風電機組的無功出力極限Q_{i_max}與Q_{i_min}以及無功電壓靈敏度矩陣S。

步驟2：根據并網點的無功缺額Q_ref、各風電機組的無功出力極限Q_{i_max}與Q_{i_min}，分配場內風電機組所需無功出力Q_wind與無功補償裝置的無功出力Q_s。

步驟3：根據場內風電機組所需無功出力Q_wind、各風電機組的無功出力極限Q_{i_max}與Q_{i_min}以及無功電壓靈敏度矩陣S，分配各風電機組的無功出力Q_i。

進一步的，步驟1具體為：

首先獲取風電場拓撲及線路參數，檢測各節點的電壓，功率。一次檢測結束后判斷并網點電壓是否越線，包括：

(1)若判定結果為“是”，則計算并網點的無功缺額Q_ref、各風電機組的無功出力極限Q_{i_max}與Q_{i_min}以及無功電壓靈敏度矩陣S。其中并網點的無功缺額Q_ref可利用PI調節可以得出缺額值，各風電機組的無功出力極限可以利用雙饋式感應發電機組等值電路計算得出無功輸出范圍：

針對轉子電流極限，風電機組的無功出力極限為Q_sR：