[發明專利]風電場有功控制和無功控制的優化方法和裝置

在審

• 申請號: 202210307258.0
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114583757A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 吳昊;王忠超;楊和康;牛耘;郝龍;皇忠科;陳玉東;許林紅;鄭欽;李勇斌;彭安棟;任鑫;王華;李邦興
• 申請（專利權）人: 華能大理風力發電有限公司洱源分公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/16;H02J3/18
• 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: 黃垚琳

本公開提出一種風電場有功控制和無功控制的優化方法和裝置，該方法包括：構建等值潮流模型；確定風電場的無功出力目標值、集中式無功設備的無功容量、風機組的無功容量；利用并網點電壓偏差、風機端電壓偏差、線路功率損耗和有功功率損失構造目標函數；構造約束條件，約束條件包括電壓約束條件、等值潮流模型約束條件、有功功率約束條件、風機組的無功容量約束條件、集中式無功設備的無功容量約束條件、無功功率分配約束條件；在約束條件滿足的情況下，獲取目標函數最小化時的集中式無功設備的最優無功功率、以及各個風機的最優有功功率和最優無功功率，進而對集中式無功設備和各風機進行控制。

技術領域

本公開涉及火力發電技術領域，尤其涉及一種風電場有功控制和無功控制的優化方法和裝置。

背景技術

隨著風電場的并網以及規模不斷擴大，風電場對于電網電壓的主動支撐技術成為發電行業和輸電行業廣泛關注的問題。風電場并網點電壓主要受到無功功率影響，電壓波動嚴重時容易引起大規模風機脫網事故，威脅風電場安全，并對電網產生強烈沖擊。目前風電場普遍配置靜止無功補償器SVC(Static Var Compensator)或靜止無功發生器SVG(Static Var Generator)等集中式無功設備提供無功功率，但集中式無功設備只能對并網點電壓進行控制，無法對風電場內部各節點電壓進行有效控制。

目前有研究利用風機自身的無功調節能力，結合集中式無功設備，進行風電場內部的無功優化控制，從而有效控制風電場內部各節點電壓。然而，這些方法中風電場通過無功控制以滿足并網點電壓的穩定性要求，例如主要通過靜止無功補償器(SVC)、靜止無功發生器(SVG)和風機無功調節，并未考慮風機有功輸出對于其自身無功調節能力的影響。風機自身的無功調節范圍與其當前輸出的有功功率有直接聯系，有功功率輸出越大，風機無功調節范圍越小。傳統風機通常維持在最大功率點運行，風機無功調節能力受到限制，當電壓波動較大時，尤其是在風電場故障期間，不能充分發揮風機自身的無功調節能力。

發明內容

本公開提供了一種風電場有功控制和無功控制的優化方法和裝置，主要目的在于能夠改善風機無功調節能力受到限制的問題。

根據本公開的第一方面實施例，提供了一種風電場有功控制和無功控制的優化方法，包括：

獲取風電場的各節點間的導納矩陣，基于所述導納矩陣構建等值潮流模型；

獲取風電場的無功出力目標值和集中式無功設備的無功容量，獲取風電場機組的無功裕度計算風機組的無功容量；

利用并網點電壓偏差、風機端電壓偏差、線路功率損耗和有功功率損失構造目標函數；

構造約束條件，所述約束條件包括基于所述等值潮流模型確定的等值潮流模型約束條件、電壓約束條件、基于風機實時有功功率確定的有功功率約束條件、基于所述風機組的無功容量確定的風機組的無功容量約束條件、基于所述集中式無功設備的無功容量確定的集中式無功設備的無功容量約束條件、以及基于所述無功出力目標值確定的無功功率分配約束條件；

在所述約束條件滿足的情況下，獲取所述目標函數最小化時的最優解，從而獲得集中式無功設備的最優無功功率、以及各個風機的最優有功功率和最優無功功率；

基于所述集中式無功設備的最優無功功率、所述各個風機的最優有功功率和最優無功功率對所述集中式無功設備和各個風機進行有功控制和無功控制。

在本公開的一個實施例中，所述利用并網點電壓偏差、風機端電壓偏差、線路功率損耗和有功功率損失構造目標函數，包括：基于并網點電壓與并網點參考電壓的差值的絕對值獲得并網點電壓偏差；基于各風機的端電壓與對應的參考電壓獲得風機端電壓偏差；基于任意兩個節點的電壓、電壓偏角和對應的導納獲得線路功率損耗；基于各風機的有功功率的變化量的絕對值獲得有功功率損失；將所述風機端電壓偏差、所述線路功率損耗和所述有功功率損失分別與對應的加權系數相乘，利用各乘積結果與所述并網點電壓偏差的和作為目標函數。