[发明专利]降低大型风电并网区弃风问题的动态无功功率配置方法

权利要求书

1.一种考虑大型风电并网区弃风问题的动态无功功率配置方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)建立电网中风电场耦合节点电压可行域的目标函数如下：

上式中，上标0表示风电场正常运行条件，V⁰_POC,i表示风电场正常运行时，第i个风电场的耦合节点的电压安全域，Δq_i⁰表示正常运行时第i个风电场中风力发电机组无功功率的调节量，Δp_i⁰表示第i个风电场中风力发电机组的风电波动，c_i和s_i分别表示第i个风电场中所有节点有功功率和无功功率对电压的灵敏度矩阵，下标POC为风电场的耦合节点；

设定求解上述目标函数的约束条件，其中电压安全约束条件为：

v_i⁰＝v_i^0,current+s⁰Δq_i⁰+c⁰Δp_i⁰

风机有功功率爬坡约束及无功功率爬坡约束条件为：

Δp_i^o≤Δp_i⁰≤0

风电场公共耦合节点母线电压设定为V⁰_PCC＝V_PCC^0，given，在每个步骤中，公共耦合节点电压值表示为V_PCC^0,given＝V_PCC^0,current±mstep，其中step为步长，步长的取值为0.01，m为步长数，下标PCC为风电场公共耦合节点；

利用公式推导的方法，求解上述目标函数和约束条件组成的优化模型，得到风电场耦合节点的电压可行域V⁰_POC,i；

(1-2)建立正常运行时风电场公共耦合节点电压可行域目标函数：

其中，f^AVSR_PCC和f^AVSR_POC,i分别表示风电场的公共耦合节点和第i个风电场的耦合节点的电压可行域长度：f^AVSR_POC,i＝V^0,(2)_POC,i-V^0,(1)_POC,i，上标1表示可行域下限，2表示可行域上限；

设定正常运行时电网风控中心侧的自治电压安全域目标函数的边界条件如下：

s.t.L_i^Feasible(V_PCC^0,(op),V_POC,i^0,(op))≥c_iΔP_i^curt

V_POC,i^0,(1)≤V_POC,i^0,(2),

V^0,(op)＝V^0,current+S_w⁰ΔQ_w^0,(op)+S_g⁰ΔQ_g^0,(op)+C_w⁰ΔP^curt

其中，L_i^Feasible为步骤(1)求解得到的可行域约束，表示正常运行时风电场的风电机组产生的总无功功率，表示正常运行时电网风控中心侧的发电机产生的无功功率，下标g表示发电机，下表w表示风电场，op＝1或2，当op＝1时，表示可行域下限，当op＝2时，表示可行域上限；

利用迭代求解的方法，求解上述目标函数和约束条件组成的优化模型，计算得到正常运行时风电场公共耦合节点的电压可行域

(2)根据步骤(1)得到的风电场耦合节点的电压可行域和公共耦合节点的电压可行域，建立考虑风电场出现“N‐1”事故时，电网风控中心侧的自治电压安全域目标函数为：

V^s,(op)＝V^0,(op)+U^s+S_w^sΔQ_svc^0,(op)

设定“N‐1”的事故时电网风控中心侧的自治电压安全域目标函数的边界条件为：

电网风控中心侧的静态电压补偿器无功功率的条件约束为：

L_i^Feasible(V_PCC^s,(op),V_POC,i^s,(op))≥c_iΔP_i^curt

其中，i＝1,2,...,N_w，s＝1,2,...,N_s，下标SVC表示静态电压补偿器，N_w表示风电场的数量，N_s表示发生N‐1型跳闸故障时的风电场数量，设定风电场中所有的风电场发生跳闸故障，N_w＝N_s；其中，为发生“N‐1”事故时风电场耦合节点电压可行域，S_w^s为风电场无功功率对风电场耦合节点电压的灵敏度；上标s为scenario，表示不同风电场的不同运行状况，包括弃风状态和故障状态；

利用迭代求解的方法，求解上述目标函数和约束条件组成的优化模型，计算得到“N‐1”事故时风控中心侧的电压安全域V^s,(op)；

(3)将上述步骤(2)建立的自治电压安全域和V^s,(op)用线性化模型表示，包括以下步骤：

(3-1)将上述步骤(2)中的电网风控中心侧自治电压安全域目标函数表示为如下形式：

设定求解上述目标函数的边界条件统一简写成如下形式：

s.t.Fz＝d

z≥0

在最优电网潮流下，将上述变量z定义为以下函数：

其中，ΔQ为风电场的无功功率的变化量，ΔP^curt为风电场在弃风状态下有功功率变化量，C₁、C₂、C₃、C_constant分别为公式推导后的常系数；

(3-2)分解(3-1)中的矩阵F、Z：

F＝[F_B F_N]

其中，F_B为最优基矩阵，F_N为求得最优基矩阵后余下矩阵；Z_B是与F_B相对应的变量矩阵，当F_B为最优矩阵时，Z_N＝0；

(4)根据上述步骤(3)的推导方法，建立风电场动态无功功率的最优配置的目标函数：

上述目标函数的边界条件为：

s.t.Δf_n^AVSR＝λ_n^QΔq_svc,n+λ_n^PΔP_n^curt

f_n^AVSR,current+Δf_n^AVSR≥f_n^AVSR,require

n＝1,2,...,N

其中，N表示风电场运行状态的数量，ρ_n表示第n种运行状态的可能性，q^unit_svc表示每个风电场和公共耦合节点变电站的最小动态无功功率分配容量，x_i·q^unit_svc和x_PCC·q^unit_svc分别表示第i个风电场和公共耦合节点变电站的动态无功功率分配容量。