[发明专利]新能源并网的无功优化方法

摘要

一种新能源并网的无功优化方法，包括以下步骤：先进行场景生成，然后对场景消减，再建立无功优化模型。本发明采用场景生成思想，用可能出现的场景来近似模拟随机变量，采样可利用较少的采样次数反应随机变量的整体分布，保证采样点分布在所有的采样区域；采样过程中可避免抽取已经出现的样本，在小概率区域也可以保证有采样点。本发明将新能源的不确定性用场景进行模拟，通过场景生成和场景消除得到计算场景，并采用联合优化计算模型获得各场景的无功输出值Q^k，在满足物理和运行约束的条件下达到各场景无功费用和网损最小。

主权项

一种新能源并网的无功优化方法，其特征在于，包括以下步骤：a、场景生成，其包括以下步骤：a1、假设新能源电站随机变量X(功率)的累积分布函数为F(X)，将累积分布函数等分成采样个数N份，每个区间的宽度为1/N；在每个区间内部进行随机采样，第i个区间采样的累积概率值为其中U是[0,1]区间内的一个随机数；当任意一个子区间参与随机采样后，则不再参与以后的随机采样；a2、根据分布函数的反函数计算出实际采样值X_n＝F^‑1(U_n)；a3、重新选择区间采样，直到所有区间完成采样，即生成场景；b、对每个场景指定一个发生的概率p_s(s＝1,...,N)即p_s≥0，且满足设p_s＝1/N；用集合S表示最初始的场景集，集合DS表示需要消除的场景集，D_i,j表示场景i和场景j之间的距离，PD_i,j表示场景i和场景j之间的概率距离；进行场景消减，场景消减包括以下步骤：b1、设置DS为空，计算各个场景之间的距离D_i,j＝D(s_i,s_j)；b2、对于场景k，找出与场景k距离最短的场景r，即D_k(r)＝D(s_k,s_r)i∈S,k≠s；b3、计算概率距离PD_k(r)＝p_k*D_k(r),k∈S，在k中找出使得概率距离最小的场景索引d，使得PD_d＝min PD_k,k∈S；b4、令S＝S‑{d},DS＝DS+{d},且p_r＝p_r+p_d；b5、重复步骤b2到b4，直到剩余的场景数目达到消减要求为止；c、建立无功优化模型：以无功辅助服务成本和电网有功网损的期望值最小为目标函数，以常规能源电厂和新能源电厂无功出力为优化变量，建立无功优化模型，其目标函数为：$\min \underset{k=0}{\overset{N}{\Σ}}{p}^k\·\[P_{Loss}^k+\underset{j=1}{\overset{N_g}{\Σ}}C\left(Q_j^k\right)\];$式中p^k为场景k发生的概率，为场景k的总网损，为场景k下j发电机的无功成本；其中，约束条件包括：c1、各节点有功功率和无功功率平衡约束$P_{Gi}^s-P_{Di}^s-V_i^s\underset{j\∈i}{\Σ}{V}_j^s(G_{ij}{\mathrm{cos\θ}}_{ij}^s+B_{ij}{\mathrm{sin\θ}}_{ij}^s)=0$$Q_{Gi}^s-Q_{Di}^s-V_i^s\underset{j\∈i}{\Σ}{V}_j^s(G_{ij}{\mathrm{sin\θ}}_{ij}^s-B_{ij}{\mathrm{cos\θ}}_{ij}^s)=0$式中分别为场景s下节点i处的有功发电和有功负荷、无功发电和无功负荷；V_i^s、和分别是场景s下节点i和节点j的电压幅值；为场景s下节点i和节点j之间的电压相角差；G_ij和B_ij分别为系统导纳矩阵的实部和虚部；c2、各发电机/同步补偿及无功出力上下界约束$Q_{Gi,min}\≤Q_{Gi}^k\≤Q_{Gi,max}$式中Q_Gi,min和Q_Gi,max分别是节点i无功出力的最小值和最大值；c3、各节点电压幅值上下界约束$V_{i,min}\≤V_i^k\≤V_{i,max}$式中V_i,min和V_i,max分别是节点i的电压幅值下限和上限；c4、各支路传输功率约束$-P_{ijmax}\≤P_{ij}^k\≤P_{ij,max}$式中P_ij,max是节点i、j之间的线路有功潮流的最大值，p^k表示每种场景对应的概率。