[发明专利]接入海上风电场的MTDC系统的分布式优化控制方法及系统

权利要求书

1.一种接入海上风电场的MTDC系统的分布式优化控制方法，其特征在于，包括：

1)建立包含风电机组、风电场侧换流器和电网侧换流器的整个系统的增量状态空间预测模型，基于整个系统的增量状态空间预测模型建立接入海上风电场的MTDC系统的最优化数学模型并确定其约束条件；

2)将建立的接入海上风电场的MTDC系统的最优化数学模型分解为MTDC系统控制器的最优化数学模型、风电场控制器的最优化数学模型两种标准QP问题数学模型；

3)基于交替方向乘子法的分布式优化求解方法对MTDC系统控制器的最优化数学模型、风电场控制器的最优化数学模型两种标准QP问题数学模型进行迭代求解以更新当前的电网侧换流器、风电场侧换流器的电压参考指令和风电机组的有功、无功指令。

2.根据权利要求1所述的接入海上风电场的MTDC系统的分布式优化控制方法，其特征在于，步骤1)中建立的整个系统的增量状态空间预测模型的函数表达式为：

Δx(k+1)＝A_dΔx(k)+B_dΔu(k)，

Δy(k)＝C_dΔx(k)，

上式中，Δx(k+1)和Δx(k)分别为包含风电机组、风电场侧换流器和电网侧换流器的整个系统k+1时刻和k时刻的状态变量，所述状态变量包括电网侧换流器、风电场侧换流器的电压和风电机组的有功、无功功率，Δu(k)为包含风电机组、WFSVC和GSVSC的整个系统k时刻的控制变量，包括电网侧换流器、风电场侧换流器的电压参考指令和风电机组的有功、无功指令，A_d、B_d和C_d分别为离散化后的状态方程矩阵，Δy(k)为包含风电机组、风电场侧换流器和电网侧换流器的整个系统k时刻的输出变量，所述输出变量包括电网侧换流器、风电场侧换流器的电压和风电机组的有功、无功功率。

3.根据权利要求2所述的接入海上风电场的MTDC系统的分布式优化控制方法，其特征在于，步骤1)中建立的接入海上风电场的MTDC系统的最优化数学模型的函数表达式为：

上式中，f(Δu_dc,Δu_C,Δu_W)表示接入海上风电场的MTDC系统的最优化数学模型，Δu_dc为MTDC系统中各VSC直流侧电压增量组成的控制变量向量，Δu_C为WFSVC控制器电压参考值，Δu_W为风电场各风机有功功率与无功功率参考向量，N_p为预测周期内采样步数，M为风电场数量，N_W为风电机组数量，和V^ref分别为第m个风电场中风电机组i的端电压k时刻测量值和参考电压值，λ₁,λ₂,λ₃,λ₄为权重参数，为第m个风电场当前时刻k的有功损耗，V_dc(k)为k时刻MTDC系统中各VSC直流侧电压增量向量，G_dc为MTDC系统的节点导纳矩阵，为第m个风电场内风机当前时刻k的有功功率与分配的功率参考值之差；接入海上风电场的MTDC系统的最优化数学模型的约束条件为：

上式中，P_Wi(k)为第i台风电机组当前时刻k的有功功率，为第i台风电机组的可用有功功率；Q_Wi(k)为第i台风电机组当前时刻k的无功出力，和分别为第i台风电机组的无功出力的最小和最大限值；G_dc(i,j)为第i、j台电网侧变流器之间的节点导纳，V_dci(k)和V_dcj(k)分别为第i、j台电网侧变流器的直流母线电压当前时刻k的预测值，为第i、j台电网侧变流器的直流电缆线路上的额定有功功率，和分别为第i台电网侧变流器的直流母线电压的最小、最大限值；V_C,m(k)为第m台风电场侧变流器的交流母线电压当前时刻k的测量值，和分别为第m台风电场侧变流器的交流母线电压的最小和最大限值；为第i个电网侧换流器功率当前时刻k输出的实际指令值，V_dci(0)和V_dcj(0)分别为第i、j台电网侧变流器的直流母线电压初始时刻的测量值，P_loss为风电场的有功损耗，P_W为风机输出的有功功率，ΔP_W为风电场中各台风机输出的有功功率增量向量，Q_W为风机输出的无功功率，ΔQ_W为风电场内各台风机输出的无功功率增量向量，V_C为风电场侧换流器的AC侧电压，ΔV_C为风电场侧换流器的AC侧电压增量，为中间变量，V_i为网络中节点i的电压，V_j为网络中节点j的电压，G_ij为节点i、j之间的电导，θ_ij为节点i、j之间的电压相角差，为第i台风机的初始时刻电压测量值，V_Wi为第i台风机的电压预测值，为风机当前时刻k的有功功率与分配的功率参考值之差，P_Wi(0)为第i台风机的初始时刻有功功率测量值，ΔP_Wi为第i台风机的初始时刻有功功率增量预测值，α_i为第i台风机的风电功率利用率，P_dck(k)为k时刻第k个WFVSC输入至MTDC系统的有功功率，P_dci(k)为k时刻第i个风电场侧换流器输入至MTDC系统的有功功率，n为MTDC系统中电网侧换流器的总个数。