[发明专利]一种含高比例风光新能源电网的无功电压智能优化方法

说明书

一种含高比例风光新能源电网的无功电压智能优化方法：基于双馈风机无功调节特性构建风电无功调控模型；构建光伏无功调控模型；基于DQN算法进行含高比例风光新能源电网的无功电压优化，包括：建立含高比例风光新能源电网的无功电压优化模型，针对所述的优化模型设计奖励函数，将风电及光伏的无功出力离散化，运用DQN算法对含高比例风光新能源电网的无功电压优化模型进行求解，得到风电及光伏的无功出力计划以及并联电容器组投切计划。本发明能够很好充分发挥新能源的无功调节能力，具备更强的无功电压优化能力,可有效应对高比例新能源接入下电网电压频繁波动问题，对工程应用具有实际意义。

技术领域

本发明涉及一种无功电压智能优化方法。特别是涉及一种含高比例风光新能源电网的无功电压智能优化方法。

背景技术

随着风光新能源高比例接入电网，其出力的随机性和波动性对电网的影响加强，大大增加了现代电网的无功调控压力及复杂度。因此含风光新能源电网的无功电压优化问题是一个非线性，且拥有众多目标、变量及约束的复杂优化问题。传统运筹学优化法和启发式搜索法作为处理动态无功电压优化的方法，存在收敛速度慢、计算量大、易陷入局部最优等缺陷。此外，大多数现有方法基于模型求解，高度依赖于模型构建的精确性。

另一方面，风光新能源能够通过控制其电力电子装置快速调节其无功输出，为电网提供无功电压支撑。而传统无功电压优化方法难以充分调动各类无功源参与电网运行，且较少考虑风光新能源参与电网无功电压优化。

为充分利用风光新能源的无功调节潜力，减少模型精度对控制性能的影响，将风光新能源作为控制对象并利用人工智能算法实现含风光新能源电网的无功电压智能优化，能够使电力系统在各种状况下及时准确地做出应对措施，为电力系统的运行控制提供了新思路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为了克服现有技术的不足，提供一种能够考虑新能源无功调节特性的含高比例风光新能源电网的无功电压智能优化方法。

本发明所采用的技术方案是：一种含高比例风光新能源电网的无功电压智能优化方法，包括如下步骤：

1)基于双馈风机无功调节特性构建风电无功调控模型，包括：建立双馈风机的风电有功出力模型，分别通过双馈风机的定、转子最大电流约束和双馈风机的网侧换流器容量约束确立双馈风机定子侧无功调节范围和网侧换流器的无功调节范围，并进一步简化所述的定、转子最大电流约束和网侧换流器容量约束，得到风电无功调控模型；

2)构建光伏无功调控模型，包括：建立光伏有功出力模型，通过光伏并网逆变器容量约束确立光伏并网逆变器的无功调节范围，并简化光伏并网逆变器容量约束，得到光伏无功调控模型；

3)基于DQN算法进行含高比例风光新能源电网的无功电压优化，包括：建立含高比例风光新能源电网的无功电压优化模型，针对所述的优化模型设计奖励函数，将风电及光伏的无功出力离散化，运用DQN算法对含高比例风光新能源电网的无功电压优化模型进行求解，得到风电及光伏的无功出力计划以及并联电容器组投切计划。

步骤1)包括：

(1)建立双馈风机的风电有功出力模型，包括：

双馈风机中风轮机所捕获的双馈风机的机械功率P_m如下：

其中，ρ为空气密度；R为风轮机半径；v_w为环境风速；C_p为风能利用系数；

双馈风机有功功率输出按最大功率进行追踪控制，双馈风机有功功率大小P_w如下：

其中，和分别为双馈风机的切入风速和切出风速；为双馈风机的额定风速；为双馈风机的额定输出功率；