[發明專利]一種面向海上風電匯集區的電網二級電壓控制方法

在審

• 申請號: 202110688141.7
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113541184A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李波;李世明;林玥廷;郭英杰;戴月;湯磊;池麗娟;王志南;王鵬
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力調度控制中心;北京清大高科系統控制有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/50;H02J3/16
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發明屬于電力系統自動電壓控制技術領域，尤其涉及面向海上風電匯集區的電網二級電壓控制方法。本發明方法在已有的協調二級電壓控制(CSVC)模型基礎上，首先對海上風電匯集區內海上升壓站高壓側母線電壓進行檢查，若海上升壓站高壓側母線電壓正常，則在CSVC模型中增加引入了對風場的海上升壓站高壓側母線的約束條件，因此可以保證求解能夠滿足風場海上部分電壓運行的要求；若海上升壓站高壓側母線電壓越限，則在CSVC模型的目標函數中增加了校正海上升壓站母線電壓的部分，通過求解能夠消除海上部分電壓越限，滿足正常運行的要求。

技術領域

本發明屬于電力系統自動電壓控制技術領域，涉及一種面向海上風電匯集區的電網二級電壓控制方法，尤其涉及一種面向220kV海上風電場的海上部分和陸上部分電壓協調的自動電壓控制方法。

背景技術

近年來，陸、海風相結合已成為不少沿海地區推進清潔能源替代的優選方案。海上風電已成為風電技術領域的前沿和制高點，并網容量快速增長。以廣東省為例，截止2020年底已經開工建設海上風電裝機容量1200萬kW。預計至2030年底，將建成海上風電場共23個，總裝機容量達6685萬kW，其中近海淺水區建設海上風場15個，裝機容量985萬千瓦；近海深水區建設海上風場8個，裝機容量5700萬kW。大規模海上風電的快速發展，給電網的調度運行帶來新的挑戰。一方面，海上風電場基本都建設在沿海100-200km處，距離負荷中心較近，且常年有風，非常適合電負荷中心的有功需求；另一方面，對海上風電采取大規模集中開發模式，由于風力發電固有的間歇性特點，大規模海上風電并網也電壓調控帶來較大困難。在海上風電集中并網的區域，十幾座220kV新能源場站集中并網，在較小的電網區域內集中接入300～400萬kW的風力發電，而這些區域缺乏常規水、火發電廠機組的無功電壓支撐，系統短路容量較小，導致海上風電有功發電出力的變化會引發較大的電壓波動。而海上風電場一般通過海底電纜向主網送點，電纜本身較大的充電無功對電壓波動起到的放大效應，進一步增加了并網區域的電壓波動。

徐峰達，郭慶來，孫宏斌在文獻《多風場連鎖脫網過程分析與仿真研究》(電網技術，2014，38(6)：1425-1431)的研究表明，在大規模匯集接入電網的新能源發電區域，容易發生由于電壓波動引起的海上風電場連鎖脫網故障，進而影響整個電網的安全穩定運行。為了解決這個問題，一方面需要充分利用新能源場站自身的無功調節能力，為新能源發電提供電壓支撐；另一方面也要合理調控新能源場站和送出通道的多種特性無功資源，實現協調控制。

目前典型的海上風電匯集區電網的結構如圖1所示。如圖中所示，每個虛線矩形框內的部分為一座海上風電場，多座海上風電場匯集到一座220kV匯集站。在每座海上風電場由陸上和海上兩個部分組成，陸上部分包括陸上開關站的220kV母線，以及SVG無功補償裝置；海上部分包括海上升壓站的220kV母線，以及通過升壓變低壓側35kV母線帶出的海上風電機組。海上部分和陸上部分通過若干220kV海底電纜連接，其電壓情況與陸上開關站母線有顯著差異。因此，對海上風電場，需要同時考慮海上升壓站母線和陸上開關站母線的電壓控制目標。在傳統的自動電壓控制系統(AVC)中，對常規火電廠、水電廠，多采用協調二級電壓控制的方法。郭慶來，孫宏斌,張伯明等在文獻《協調二級電壓控制的研究》(電力系統自動化，2005，29(23)：19-23)提出了一種協調二級電壓控制的二次規劃模型，其僅考慮區域中的中樞母線以及電廠高壓側并網母線的控制，不能滿足海上風電場需要同時考慮海上升壓站母線和陸上開關站母線的電壓控制需求。

發明內容

本發明的目的是提出一種面向海上風電匯集區的電網二級電壓控制方法，在已有的協調二級電壓控制(CSVC)模型基礎上，同時考慮海上、陸上母線的電壓控制目標，以同時滿足海上風電場陸上和海上部分母線電壓運行的要求。