一种大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法，首先结合电力系统仿真技术对大规模光伏发电并网系统进行暂态稳定性分析，建立大规模光伏发电并网系统电压振荡判断指标模型；之后对从大规模光伏发电并网系统中获取的运行数据进行数据挖掘，运用支持向量机对电压振荡光伏临界有功出力值进行预测，即根据系统当前的运行状态预测出该值，再结合光伏电站当前的有功出力值，计算出电压振荡判断指标，判断系统造成电压等幅振荡的可能性；根据电压振荡判断指标，确定预防系统发生电压振荡的调节与控制方案。本发明专利技术能够对大规模光伏发电并网系统电压等幅振荡现象进行监视和预防控制，保证系统电压长期处于稳定运行状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源及电力工程
，特别涉及一种大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法。
技术介绍
近年来光伏发电在国内外均得到了迅猛的发展，建立大规模光伏电站是利用太阳能的有效方式，大型的光伏发电系统成为我国能源产业的发展趋势。截止2015年底，我国光伏发电累计装机容量已达到4318万千瓦(43.18GW)，其中集中式光伏电站达3712万千瓦(37.12GW)，分布式光伏达606万千瓦(6.06GW)，已超越德国成为全球光伏装机容量最大的国家。2016年上半年我国光伏总装机容量达到6200万千瓦(62GW)。大规模集中式光伏电站(10MW以上)并网是光伏发电一个重要的发展方向，目前国内兆瓦级较大规模光伏电站的建设和投运已经普及，也有百兆瓦级以上超大规模光伏电站并网运行(如青海格尔木200MW荒漠光伏电站)。随着光伏装机容量在区域电网中所占的比例越来越高，大规模集中光伏发电站接入电网后对电网安全稳定运行的影响也日益显现，主要表现在对电网电压和频率的影响。由于受到天气、地域等因素的影响，光照强度具有随机性、波动性、间歇性强的特点，从而导致光伏电站输出功率也具有明显的波动性和随机性，这点和风力发电类似。另外光伏并网发电没有旋转惯量、调速器及励磁系统，呈现有功功率阶跃性变化的特点。当光伏并网发电容量在电网中所占比重逐渐增大后，不仅可能对配电网内的电压控制产生影响,还可能影响到高压电网的电压特性，甚至引起电压稳定问题。例如在地区电网的重负荷中心内安装大量的光伏发电系统，如果光照强度突降，光伏电站有功出力可能会突然大部分或完全失去，将导致该地区出现大量的功率缺额，从而可能会导致接入的配电网产生电压崩溃，也有可能会造成系统电压产生等幅振荡现象，严重威胁了系统的安全稳定运行。鉴于大规模光伏发电并网对电压稳定性可能造成的不利影响，需要建立光伏发电电源、负荷及并网系统模型，对大规模光伏发电并网系统的电压稳定性问题进行深入的分析研究。在光伏发电并网系统电压稳定性研究方法方面，仍同于常规电网的电压稳定问题，并根据扰动的大小，可将光伏发电并网系统的电压稳定性分为小扰动电压稳定性和大扰动电压稳定性；或按照国内一般分类方法，根据扰动大小及时域范围，将光伏发电并网系统的电压稳定性分为小扰动电压稳定性、暂态电压稳定性及长期电压稳定性。对大规模光伏发电并网系统的电压稳定问题进行深入的研究和探讨具有积极和现实的意义，但目前对大规模光伏发电并网系统电压稳定性的研究还处于起步阶段，在小扰动电压稳定性、暂态电压稳定性及低电压穿越能力等方面的研究还较少，亟需填补空白。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决光伏发电存在的随机波动性和间歇性，预防大规模光伏发电并网系统由于光伏出力发生大幅度突降而造成电压振荡及失稳，本专利技术提供一种大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法。技术方案：一种大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法，包括以下步骤：(1)建立大规模光伏发电并网系统电压振荡判断指标模型，设判断指标为Ipvosc其中，Ppv表示光伏电站实时有功出力；Ppvoscp表示光伏电站有功出力突降为0时刚好能够导致系统电压发生等幅振荡的光伏临界有功出力预测值；(2)结合电力系统仿真技术，在大规模光伏发电并网系统中筛选运行数据，采集与由于光伏电站有功出力大幅度突降而导致的系统母线电压等幅振荡现象关联密切的输入变量和输出变量，并按归一化方法进行数据预处理，制作成用于训练支持向量机最优模型的原始样本；(3)使用步骤(2)得到的原始样本，利用支持向量机算法进行训练，得到训练后的支持向量机最优模型；(4)将大规模光伏发电并网系统当前运行的输入变量的实时数据输入步骤(3)训练得出的支持向量机最优模型，预测出Ppvoscp；采集光伏发电站实时有功出力Ppv；根据步骤(1)建立的电压振荡判断指标模型计算电压振荡判断指标；(5)根据步骤(4)获得的电压振荡判断指标Ipvosc，判断大规模光伏发电并网系统当前可能发生电压等幅振荡的程度，并采取对系统电压进行调节和控制的措施。进一步的，所述步骤(2)中的输入变量包括：全网负荷参数、扰动发生前光伏电站的端口母线电压幅值、相关同步发电机组有功出力及其端口电压幅值；输出变量为扰动发生后刚好能够导致系统发生电压等幅振荡的光伏临界有功出力。进一步的，所述步骤(2)中对采集到的数据进行归一化预处理的方法为：对输入变量，在每一种参数的参数值中选出最大值xmax和最小值xmin，按公式将其变换到区间[-1,1]内；对输出变量，按公式将其变换到区间[0,1]内。进一步的，所述步骤(3)中利用支持向量机算法进行训练时，核函数采用RBF径向基函数，采用交叉验证方法选择支持向量机的误差惩罚系数、不敏感损失参数和RBF核函数参数；再将训练样本集随机分成八份，做八折交叉验证，求得参数的最优组合；然后在最优参数组合的基础上对支持向量机进行训练。进一步的，步骤(5)中判断当前可能发生电压等幅振荡的标准为：当0≤Ipvosc≤0.8时，系统电压处于光伏有功出力大幅度突降后不易发生等幅振荡的程度，且Ipvosc值越小越不容易发生电压等幅振荡；当0.8＜Ipvosc≤1时，系统电压处于警戒程度；当Ipvosc＞1时，系统电压处于光伏有功出力大幅度突降后易发生等幅振荡的程度，且Ipvosc值越大越容易发生电压等幅振荡。进一步的，所述步骤(5)中对大规模光伏发电并网系统电压进行调节控制的措施为：当Ipvosc＞0.8时，采取切负荷或增大系统内同步发电机有功出力措施。工作原理：本专利技术首先运用电力系统时域仿真技术对大规模光伏发电并网系统进行暂态电压稳定分析，发现系统负荷较重时，光伏电站有功出力Ppv发生大幅度突降(突降为0)可能会造成系统所有有限容量电源母线和负荷母线电压发生等幅振荡现象，并发现存在一个电压振荡光伏临界有功出力值Ppvosc。当系统负荷功率维持一定大小时，若扰动发生前的Ppv小于Ppvosc，则扰动发生后将会导致系统各母线电压发生等幅振荡，且扰动发生前的Ppv越小，电压等幅振荡的幅度越大；若扰动发生前的Ppv大于等于Ppvosc，则扰动发生后各母线电压能够恢复至稳定状态，Ppv越大，越不易发生电压等幅振荡。之后对从大规模光伏发电并网系统获取的各类数据中挖掘出与电压振荡关系密切的数据，并运用支持向量机(SVM)算法建立电力数据(如全网负荷参数等)与Ppvosc之间的非线性映射关系，从而能够根据当前运行状态获得相应的电压振荡光伏临界有功出力值的预测值Ppvoscp；结合光伏电站当前的有功出力值，计算出电压振荡判断指标，判断系统当前可能会发生电压振荡的程度。再进一步地根据预测结果，确定相应的调节与控制方案，避免系统在光伏电站有功出力发生大幅度突降时发生电压振荡现象，从而使大规模光伏发电并网系统保持安全稳定的运行。有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供的一种大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法，能够对大规模光伏发电并网系统在光伏电站有功出力发生大幅度突降时可能造成的系统电压等幅振荡现象进行监视和预防控制，保证系统电压长期处于稳定运行状态；针对光伏发电存在的随机波动性和间歇性，在雷暴、冰雹、沙尘暴、下雪甚至日食等极端恶劣天气下会丧失绝大部分或全部出力而造成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)建立大规模光伏发电并网系统电压振荡判断指标模型，设判断指标为Ipvosc，其中，Ppv表示光伏电站实时有功出力；Ppvoscp表示光伏电站有功出力突降为0时刚好能够导致系统电压发生等幅振荡的光伏临界有功出力预测值；(2)结合电力系统仿真技术，在大规模光伏发电并网系统中筛选运行数据，并采集与由于光伏电站有功出力大幅度突降而导致的系统母线电压等幅振荡现象关联密切的输入变量和输出变量，并按归一化方法进行数据预处理，制作成用于训练支持向量机最优模型的原始样本；(3)使用步骤(2)得到的原始样本，利用支持向量机算法进行训练，得到训练后的支持向量机最优模型；(4)将大规模光伏发电并网系统当前运行的输入变量的实时数据输入步骤(3)训练得出的支持向量机最优模型，预测出Ppvoscp；采集光伏发电站实时有功出力Ppv；根据步骤(1)建立的电压振荡判断指标模型计算电压振荡判断指标；(5)根据步骤(4)获得的电压振荡判断指标Ipvosc，判断大规模光伏发电并网系统当前可能发生电压等幅振荡的程度，并采取对系统电压进行调节和控制的措施。...

【技术特征摘要】
1.一种大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)建立大规模光伏发电并网系统电压振荡判断指标模型，设判断指标为Ipvosc，其中，Ppv表示光伏电站实时有功出力；Ppvoscp表示光伏电站有功出力突降为0时刚好能够导致系统电压发生等幅振荡的光伏临界有功出力预测值；(2)结合电力系统仿真技术，在大规模光伏发电并网系统中筛选运行数据，并采集与由于光伏电站有功出力大幅度突降而导致的系统母线电压等幅振荡现象关联密切的输入变量和输出变量，并按归一化方法进行数据预处理，制作成用于训练支持向量机最优模型的原始样本；(3)使用步骤(2)得到的原始样本，利用支持向量机算法进行训练，得到训练后的支持向量机最优模型；(4)将大规模光伏发电并网系统当前运行的输入变量的实时数据输入步骤(3)训练得出的支持向量机最优模型，预测出Ppvoscp；采集光伏发电站实时有功出力Ppv；根据步骤(1)建立的电压振荡判断指标模型计算电压振荡判断指标；(5)根据步骤(4)获得的电压振荡判断指标Ipvosc，判断大规模光伏发电并网系统当前可能发生电压等幅振荡的程度，并采取对系统电压进行调节和控制的措施。2.根据权利要求1所述的大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的输入变量包括：全网负荷参数、扰动发生前光伏电站的端口母线电压幅值、相关同步发电机组有功出力及其端口电压幅值；输出变量为扰动发生后刚好能够导致系统发生电压等幅振荡的光伏临界有功出力。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李升，卫志农，孙国强，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32