[发明专利]光伏发电多级汇集电网区域模型的自动生成方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，特别涉及大规模多级自动电压控制中，通过对电网进行多级拓扑分析自动生成光伏汇集区的方法。

背景技术

自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是实现电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段，其基本原理是通过协调控制发电机无功出力、变压器分接头和无功补偿设备，实现电网内无功电压的合理分布。

近年来光伏发电发展迅猛，光伏发电已经成为继煤电和水电之后的第三大主力电源。以青海电网为例，近年来青海电网光伏发电发展迅猛，目前已经投产光伏装机容量500万千瓦，2014年内将有100万千瓦光伏继续投产，目前青海电网对光伏资源采取的是大规模集中式的开发模式，单个光伏电站的装机容量都达到5MW以上。由于光伏发电固有的间歇性特点，导致光伏出力的变化会引发较大的电压波动。电压问题已成为阻碍光伏发电正常并网运行的主要障碍之一，大规模光伏发电汇集并网区域需要充分利用本地无功资源，维持电压安全稳定。根据国家标准《光伏发电站接入电力系统技术规定》(GB/T 19964-2012)，在光伏电站中需要建设AVC子站，并将光伏电站AVC子站接入省调AVC主站中，接受省调AVC主站的实时控制指令。

为了对大规模光伏汇集区域电网实现自动无功电压控制，首先需要对光伏汇集区域的电气结构和无功电压控制特性进行分析和研究。

还是以青海为例进行分析，青海电网光伏电站主要采用集中大规模接入的方式，主要通过110kV和330kV两个电压等级的汇集站集中接入并送出：一方面，在汇集接入的电网局部区域，多个35kV光伏电站汇集接入到上级110kV汇集站送出；另一方面，在整个光伏汇集接入区域，多座110kV的光伏电站或汇集站进一步集中接入上级330kV的汇集站集中送出。在330kV和110kV两级汇集站内部，为了对汇集区域进行无功补偿，均配备了一定容量的静止无功补偿器(以下简称SVC，Static Var Compensator)或者静止无功发生器(以下简称SVG，Static Var Generator)，同时汇集站内的有载调压变压器也具有调节的能力。为了实现对整个光伏发电并网区域的自动电压控制，需要同时将汇集站纳入到电网调控中心AVC的自动控制范围内，实现对汇集站的自动电压控制。

青海电网光伏电站并网点包含了330kV、110kV、35kV等多个电压等级，光伏汇集接入方式多种多样，调度中心AVC主站需要对不同接入方式的光伏电站和汇集站实施不同的自动电压控制方法；同时，由于在大规模光伏并网区域形成了光伏电站通过330kV、110kV两级汇集接入的格局，AVC主站也需要考虑各级汇集站和光伏电站之间的无功电压协调控制，从而实现对整个光伏并网区域的有整体协调控制。

根据光伏发电汇集区域内变电站的功能和接线结构，将变电站分为如下2类：

升压站：仅有1座光伏电站通过主变升压并网的变电站为升压站。

汇集站：有2座及以上光伏电站/风电场通过主变升压并网的变电站为汇集站。

对上述升压站，由于只有1座光伏电站接入，因此也可以等效称之为光伏电站。

对上述汇集站中的110kV站，根据接线结构和汇集方式，可以进一步分为A类汇集站和B类汇集站。

A类汇集站：汇集站低压侧母线只连接SVC/SVG和35kV线路，并通过35kV线路连接到下级35kV光伏电站，低压母线不直接连光伏阵列。

B类汇集站：汇集站低压侧母线除连接SVC/SVG和35kV线路，同时直接连接光伏逆变器，即汇集站35kV母线直接连接就地的光伏电站。

上述分类方法如图1所示，图中(a)为光伏电站，(b)为A类汇集站，(c)为B类汇集站。

对光伏电站、A类汇集站和B类汇集站的控制方法分别是：

1)光伏电站：在光伏电站建设AVC子站，省调AVC主站向AVC子站下发的控制指令为升压站高压侧110kV母线电压的设定值和参考值，由光伏电站的AVC子站控制站内主变分头、SVC和光伏阵列，满足省调的控制指令。

2)A类汇集站：省调AVC主站直接控制A类汇集站内的主变分接头和SVC/SVG，向汇集站监控系统发送分头遥调指令，向SVC/SVG装置同时下发电压上、下限值和无功指令值，SVC/SVG装置能够实现无功和电压的协调控制。