[發(fā)明專利]一種多平臺互聯(lián)海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)無功配置方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111048433.0
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113595101A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭宜果;薛炳磊;王志鵬;宋卓彥;盧福木;楊夯;王慧軒;邵淑燕;張立楊;李迅;魏鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/16;H02J3/38
• 代理公司: 濟南幫友知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37269
• 代理人: 李盟

一種多平臺互聯(lián)海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)無功配置方法，用于解決傳統(tǒng)無功配置方法尋優(yōu)困難的技術(shù)問題。它包括以下步驟：收集多平臺互聯(lián)海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)無功需求；對電壓控制指數(shù)進(jìn)行計算，選擇對全局電壓控制能力強的點作為無功補償點；選擇目標(biāo)函數(shù)，以有功損耗小、投入無功最少為目標(biāo)，建立多平臺互聯(lián)海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)無功配置模型；根據(jù)風(fēng)電場運行規(guī)則建立約束條件，并在每一次迭代后重新進(jìn)行潮流計算，更新約束條件；利用天牛須搜索尋優(yōu)算法，并與上一次計算進(jìn)行比較，更新尋優(yōu)方向以及步長，當(dāng)達(dá)到局部最優(yōu)解或最大迭代次數(shù)后，輸出最終的最優(yōu)無功補償量Q_SVG。本發(fā)明可以解決傳統(tǒng)無功配置方法尋優(yōu)困難的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種多平臺互聯(lián)海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)無功配置方法。

背景技術(shù)

海上風(fēng)能具有較高的風(fēng)速、較小的波動，因此更容易接入電網(wǎng)穩(wěn)定運行，資源利用效率高，因此我國近年來加快了海上風(fēng)能的開發(fā)步伐。隨著海上風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)，海上風(fēng)電并網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)和問題引起了重視。距離海岸線100km范圍內(nèi)一般采用高壓交流輸電(HVAC)的方式，HVAC系統(tǒng)由陸上變電站、輸電線路、海底電纜以及海上變電站組成。為了充分發(fā)揮海上風(fēng)電資源，突破海上平臺限制，減少線路損耗，多平臺互聯(lián)的海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)應(yīng)運而生。

如圖1所示，海上風(fēng)電機組一般采用海底電纜進(jìn)行集電，經(jīng)過建立在海上平臺的升壓站將電能輸送出去，此時高壓海底電纜作為輸送電能的主要媒介，將產(chǎn)生大量容性充電功率。無功功率在電力系統(tǒng)中的分布將影響系統(tǒng)整體運行，無功功率不足會導(dǎo)致電壓下降，而無功功率過多，則會降低有功功率的輸送效率，功率因數(shù)降低，因此需要配置合理容量的無功補償裝置。而對于多個平臺互聯(lián)的系統(tǒng)，無功補償方案的選擇將更加復(fù)雜。

對于點對點送電系統(tǒng)，傳統(tǒng)的無功補償方案，一般將無功補償裝置安裝在并網(wǎng)點，根據(jù)對安全電壓的要求進(jìn)行計算，確定投切的無功容量大小。這種方式實現(xiàn)起來簡單方便，但一般確定了無功補償?shù)姆绞胶茈y變動，無法根據(jù)負(fù)荷以及風(fēng)場輸出功率的變化實現(xiàn)靈活補償。另一種方案可以將選址以及定容看成非線性優(yōu)化問題，采用啟發(fā)性尋優(yōu)算法，同時確定無功補償裝置的位置以及容量，但往往由于大量的迭代計算使得求解時間過長，計算難度較大，且無功補償并非需要最優(yōu)解，只要滿足運行條件即可正常運行。目前海上風(fēng)電送出系統(tǒng)的無功補償方案往往針對單一點對點系統(tǒng)，對于多平臺互聯(lián)的綜合系統(tǒng)尚未進(jìn)行計算，且往往忽略風(fēng)機本身對系統(tǒng)無功的調(diào)節(jié)，以及鄰近變電站的無功支援，難以綜合考慮選址與定容兩個關(guān)鍵問題。

無功補償配置規(guī)劃是綜合考慮全局電壓響應(yīng)、功率因數(shù)、潮流變化等多個問題的集合，因此需要充分利用海上風(fēng)電輸電系統(tǒng)中現(xiàn)有的設(shè)備，提高輸電效率，優(yōu)化無功配置，建立合理的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行選址和定容兩個問題，同時選擇合適的求解方法，提高求解速度，并降低冗余配置情況的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多平臺互聯(lián)海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)無功配置方法，用于解決傳統(tǒng)無功配置方法尋優(yōu)困難、求解效率低的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種多平臺互聯(lián)海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)無功配置方法，其特征在于，它包括以下步驟：

1、收集多平臺互聯(lián)海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)無功需求；

2、對電壓控制指數(shù)進(jìn)行計算，選擇對全局電壓控制能力強的點作為無功補償點；

3、選擇目標(biāo)函數(shù)，以有功損耗小、投入無功最少為目標(biāo)，建立多平臺互聯(lián)海上風(fēng)電交流輸電系統(tǒng)無功配置模型；

4、根據(jù)風(fēng)電場運行規(guī)則建立約束條件，并在每一次迭代后重新進(jìn)行潮流計算，更新約束條件；

5、利用天牛須搜索尋優(yōu)算法，并與上一次計算進(jìn)行比較，更新尋優(yōu)方向以及步長，當(dāng)達(dá)到局部最優(yōu)解或最大迭代次數(shù)后，輸出最終的最優(yōu)無功補償量Q_SVG。