[发明专利]一种基于无功电压灵敏度的海上风电场无功协调控制方法

说明书

本发明公开了一种基于无功电压灵敏度的海上风电场无功协调控制方法，具体为：检测各节点的电压、功率，判断并网点的电压是否越线；分配海上风电机组与无功补偿装置的无功出力；分配海上风电场内各风电机组的无功出力。本发明既可以充分利用风电机组自身无功调节能力，又可以减少海上风电场的无功补偿装置装设成本；利用无功电压灵敏度来分配海上风电场内无功电源的无功出力，能够充分利用风电机组的动态调节能力，一方面可以增大风电场内部的无功裕量，另一方面可以减小风电机组的无功出力负担以及实现海上风电机组与无功补偿装置无功出力的有序性。

技术领域

本发明属于海上风电场技术领域，具体涉及一种基于无功电压灵敏度的海上风电场无功协调控制方法。

背景技术

风力发电是新能源发电中技术最成熟且最具规模开发条件的发电方式之一。由于海上风电具备资源条件稳定、距离负荷中心较近等优势，近年来成为世界各国风电发展的重要方向。一方面，由于风资源的间歇性、随机性和波动性，风电出力的波动性会导致大型风电场并网点电压出现相应的波动。另一方面，由于海底电缆的充电无功大，海上风电场的并网点电压容易超标。所以对于海上风电场来说，有效的无功功率控制对保障并网点电压及整个发电场的稳定性极为重要。

对于海上风电场来说，无功装置的装设成本大、装设难度高，而且海上风电场风电机组和无功配置之间缺乏协调控制，未能充分利用风电机组自身无功调节能力。而海上风电场普遍采用变速恒频运行的双馈异步风力发电机组，可实现有功和无功的解耦控制，所以将风电机组与无功补偿装置进行协调控制，这可以充分利用风电机组自身无功调节能力，又可以减少海上风电场的无功补偿装置装设成本。对于将风电机组与无功补偿装置进行协调控制，相关文献通过等比例分配控制等方式对各风电机组进行无功分配，但这没有充分考虑到各风电机组存在空间特性差异以及对系统的无功相应特性也不同。

发明内容

针对海上风电场的无功电压控制问题，为实现海上风电机组与无功补偿装置无功出力的协调配合和有序性以及减少海上风电场的无功出力。本发明提供一种基于无功电压灵敏度的海上风电场无功协调控制方法。

本发明的一种基于无功电压灵敏度的海上风电场无功协调控制方法，包括以下步骤：

步骤1：当海上风电场的并网点电压U_pcc发生波动时，根据并网点电压的偏差ΔU_pcc，计算并网点的无功缺额Q_ref、各风电机组的无功出力极限Q_{i_max}与Q_{i_min}以及无功电压灵敏度矩阵S。

步骤2：根据并网点的无功缺额Q_ref、各风电机组的无功出力极限Q_{i_max}与Q_{i_min}，分配场内风电机组所需无功出力Q_wind与无功补偿装置的无功出力Q_s。

步骤3：根据场内风电机组所需无功出力Q_wind、各风电机组的无功出力极限Q_{i_max}与Q_{i_min}以及无功电压灵敏度矩阵S，分配各风电机组的无功出力Q_i。

进一步的，步骤1具体为：

首先获取风电场拓扑及线路参数，检测各节点的电压，功率。一次检测结束后判断并网点电压是否越线，包括：

(1)若判定结果为“是”，则计算并网点的无功缺额Q_ref、各风电机组的无功出力极限Q_{i_max}与Q_{i_min}以及无功电压灵敏度矩阵S。其中并网点的无功缺额Q_ref可利用PI调节可以得出缺额值，各风电机组的无功出力极限可以利用双馈式感应发电机组等值电路计算得出无功输出范围：

针对转子电流极限，风电机组的无功出力极限为Q_sR：