[发明专利]一种含经风电场并网VSC-HVDC的最优潮流计算方法及装置

权利要求书

1.一种含经风电场并网VSC-HVDC的最优潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立风电场的有功出力模型和计及换流器损耗的VSC-HVDC的数学模型；

采用自回归滑动平均模型和基于Kantorovich距离的场景削减策略模拟风电功率的不确定性，根据所述风电场的功率模型获取有限个风电场景集；

采用内点法对所述有限个风电场景集和所述计及换流器损耗的VSC-HVDC的数学模型进行最优潮流计算，得到输出变量的数字特征；

其中，所述采用内点法对所述有限个风电场景集和所述计及换流器损耗的VSC-HVDC的数学模型进行最优潮流计算，得到输出变量的数字特征的方法具体包括：

建立最优潮流计算模型；其中，所述最优潮流计算模型包括目标函数、系统等式约束和系统不等式约束；

通过松弛变量将所述系统不等式约束模型中的不等式约束转化为等式约束；

通过拉格朗日乘子将约束引入进所述目标函数；

采用障碍函数法对松弛变量进行约束，得到拉格朗日函数；

采用库恩塔克条件判断所述拉格朗日函数是否为非线性方程，若是，通过牛顿-拉夫逊法求解，将所述拉格朗日函数线性化，得到输出变量的数字特征。

2.如权利要求1所述的一种含经风电场并网VSC-HVDC的最优潮流计算方法，其特征在于，所述建立风电场的有功出力模型的方法如下式(1)所示：

式中，ρ为空气密度；v为风机风速；r为机组风轮半径；Cp为机组风能利用系数，即叶尖速比λ的函数，其中λ＝r/νω，ω为风轮角速度；v_in、v_Rate、v_out分别为风电机组的切入风速、额定风速和切出风速；P_Rate为风电机组的额定功率；当风速高于v_in时，风机启动并网运行；当风速大于v_Rate时，风机以额定功率输出；当风速低于v_in或高于v_out时，风机停机并退出电网运行。

3.如权利要求1所述的一种含经风电场并网VSC-HVDC的最优潮流计算方法，其特征在于，所述建立计及换流器损耗的VSC-HVDC的数学模型的方法如下：

采用电压源代替交流系统，所述电压源经过换相电抗器连接到换流器；其中，所述换相电抗器等效阻抗值为Z＝R+jX；

交流系统出口侧的等效注入功率P_s和Q_s如下式(2)和式(3)所示：

换流器出口侧的等效注入功率P_c和Q_c如下式(4)和式(5)所示：

式中：G+jB为Z＝R+jX的等效导纳；U_s和δ_s分别为交流节点电压幅值与相角；U_c和δ_c分别为换流器出口侧母线的电压幅值与相角；U_S为交流系统中交流节点电压，U_S＝U_S∠δ_S；U_C为换流器出口侧母线电压，U_C＝U_C∠δ_C；

对于多端换流站，直流节点i向换流器传输的有功功率如下式(6)所示：

P_dc，i＝ρ′U_dc，iI_dc，i (6)

式中，当ρ’＝1时代表单极系统，当ρ’＝2时表示单极对称接地系统或双极系统；U_dc,i为换流器直流侧节点i的电压；I_dc,i为换流器i直流侧电流；

换流器出口侧的等效注入功率P_c如下式(7)所示：

P_c＝P_dc-P_loss (7)

式中，P_dc为直流侧向换流器传输的有功功率；P_loss为换流器损耗功率；

换流器损耗包括非线性损耗、线性损耗和必要损耗，如下式(8)和式(9)所示：

P_loss＝β_convP_conv (8)

式中，β_conv为换流器的损耗常数；a和b分别为换流器的二次损耗因子和线性损耗因子；c为换流器空载损耗；I_c为换流器交流侧电流，I_c如下式(10)所示：