[发明专利]基于光伏场景的协同多无功设备的电力系统电压控制方法

说明书

本发明涉及一种基于光伏场景的协同多无功设备的电力系统电压控制方法，属于电力系统电压控制技术领域。首先根据历史运行数据，生成初始场景，并进而获得典型场景和极端场景；然后基于生成的典型场景和极端场景，建立优化模型，得到慢速无功设备的计划设定值；最后基于实时光伏电站输出有功功率，建立优化模型，得到快速无功设备的实时控制设定值。本方法中的典型场景可准确反映光伏发电波动情况，极端场景可保证电力系统电压在恶劣情况下的鲁棒安全。本方法提前计划慢速无功设备，而快速无功设备则根据实时光伏发电和慢速无功设备计划结果进行优化控制，从而实现了时间常数各异的多无功设备的协同，保证了电力系统的电压安全。

技术领域

本发明涉及一种基于光伏场景的协同多无功设备的电力系统电压控制方法，属于电力系统电压控制技术领域。

背景技术

近年来，包括光伏在内的可再生能源发电迅猛发展，但同时光伏发电的随机性和间歇性对电力系统电压控制带来新的挑战。可通过优化决策出快慢无功设备的控制指令进行电压控制，然而传统方法仅利用光伏发电的单点预测信息，未考虑在控制时段内光伏发电可能的波动情况。极端情况下慢速无功设备可能来不及响应，与快速无功设备出现竞争现象。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于光伏场景的协同多无功设备的电力系统电压控制方法，协同时间常数不同的快慢无功设备，充分考虑控制时段内的光伏发电波动情况，提前计划慢速无功设备，实时控制快速无功设备，从而维持系统的正常电压水平，实现电力系统的安全与经济运行。

本发明提出的基于光伏场景的协同多无功设备的电力系统电压控制方法，包括以下步骤：

(1)从电力系统的调度中心获取N_P个历史运行数据，根据历史运行数据，生成初始场景，并进而获得典型场景和极端场景，具体过程如下：

(1-1)将电力系统中第k个光伏电站的输出有功功率表达为：

其中，表示第k个光伏电站的输出有功功率，表示第k个光伏电站在电压控制时段内的基准光伏有功功率输出，d_k表示第k个光伏电站的有功功率偏差系数，该有功功率偏差系数建模为服从正态分布的随机变量，如下式所示：

其中的表示第k个光伏电站的有功功率偏差系数d_k服从的正态分布的方差，该方差的取值根据电力系统历史运行数据进行无偏估计得到，表示为下式：

其中，表示N_P个历史运行数据的第p个历史运行数据中第k个光伏电站的有功功率输出，表示第p个历史运行数据中第k个光伏电站在电压控制时段内的基准光伏有功功率输出，N_P表示历史运行数据的个数；

(1-2)对上述服从正态分布的有功功率偏差系数d_k进行蒙特卡洛随机采样，生成N_ini个与光伏电站的有功功率偏差系数相对应的初始场景，将第j个初始场景下第k个光伏电站的有功功率偏差系数记为d_k,j；

(1-3)利用K-means聚类算法，根据偏差系数间的欧式距离，即第m个初始场景和第n个初始场景的偏差系数之间的欧式距离，将步骤(1-2)的N_ini个初始场景缩减到N_S个聚类中心，N_S个聚类中心分别对应N_S个典型场景，同时将每一个聚类中所包含的初始场景的频率作为相应典型场景在电压控制时段内出现的概率，其中N_PV为电力系统中光伏电站的个数，d_k,m表示第m个初始场景下第k个光伏电站的有功功率偏差系数，d_k,n表示第n个初始场景下第k个光伏电站的有功功率偏差系数；