[发明专利]计及风功率分布规律的风电场无功补偿容量优化控制方法

摘要

本发明公开了一种计及风功率分布规律的风电场无功补偿容量优化方法；它利用无功补偿容量优化模型进行优化处理，优化的目标为：无功补偿的投资成本、因无功率引起的风电系统欲行成本引起的风电系统运行成本均达到最小化；进行运行成本和投资成本的计算；其中运行成本中包含了风功率分布结果和功率特性的影响；利用粒子群算法结合潮流计算程序进行优化计算。本发明的有益效果：补偿容量的优化决策方法可在充分保证风电系统无功功率调节连续性的前提下，可风电场的无功补偿具有最好的经济性与最强的针对性。

主权项

一种计及风功率分布规律的风电场无功补偿容量优化方法，其特征是，其工作步骤如下：步骤一：开始；步骤二：分为三个分支A、B、C，这三个分支并发进行；分支A：采集风功率历史数据，对不同周期下风功率分布规律进行分析；分支B：采集无功补偿设备性能参数；分支C：采集双馈感应发电机DFIG性能参数，对DFIG的P‑Q解耦进行特性分析，进行风电场节点在潮流计算中的处理；步骤三：利用无功补偿容量优化模型进行优化处理，优化的目标为：无功补偿的投资成本、因无功功率引起的风电系统运行成本均达到最小化；进行运行成本和投资成本的计算；其中运行成本中包含了风功率分布结果和功率特性的影响；步骤四：利用粒子群算法结合潮流计算程序进行优化计算；所述步骤二的分支C中，潮流计算中风电场节点的处理具体描述如下：考虑DFIG机组特性，在潮流计算中将风电节点作为PV节点进行分析处理，其有功功率值按分布规律所得结论进行，无功调节范围按机组特性及有功功率值进行分段计算；风电场节点的有功功率值如式（1）所示，$P_W=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{g,i}---\left(1\right)$式（1）中：P_g.i为第i台机组有功功率值；m为风力发电机组数量；当P_W<mP₀时，风电场无功调节范围如式（2）所示，此时风场具有较充裕的无功调节能力；P₀为有功功率；$Q_w\&Element;\{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{g.i}^{\min }-Q_{\mathrm{Loss}},\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{g.i}^{\max }-Q_{\mathrm{Loss}}\}---\left(2\right)$当P_W>mP₀时，风电场无功调节范围如式（3）所示，该调节范围多受机组性能影响，其上限通常处于零值附近；$Q_W\&Element;\{-n\frac{{\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_s\right|}^2}{X_{\mathrm{ss}}}-Q_{\mathrm{Loss}},-n\frac{{\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_s\right|}^2}{X_{\mathrm{ss}}}+S_r-Q_{\mathrm{Loss}}\}---\left(3\right)$式（2）、式（3）中，为第i台机组无功功率上下限；Q_Loss为风电场无功损耗，包括变压器及输电线路损耗功率,n为所接入电网的网络节点数量；X_ss为定子漏抗与励磁电抗之和；Us为定子侧端电压；S_r为转子侧视在功率；实际中若按机组处理，则数据量过于庞大，数据获取亦存在难度，且影响计算速度；根据风速分布，将其聚合为l组具有典型特征的机群进行计算，每组机群按所处位置与来风风向设定分配系数；如此在保证计算精度条件下，显著减少历史数据需求量与计算量。