风电经柔性直流电网送出系统电容器组投切计划生成方法技术方案

本发明专利技术涉及一种风电经柔性直流电网送出系统电容器组投切计划生成方法，属于电力系统电压控制技术领域。本发明专利技术考虑到电容器组的调节特性而提出的风电经柔性直流电网送出系统的电容器组投切计划生成方法，该方法根据风电预测信息，通过两阶段鲁棒优化生成出送出系统的电容器组投切计划，最大程度利用电容器组的静态无功，进行无功置换，增大系统动态无功储备。本方法生成的电容器组投切计划，具有在最恶劣风电场景下的最优性，降低了柔直换流站在风电不确定性下的无功功率容量要求，从而使柔直换流站有更多的容量接纳风电；本方法可以更充分利用电容器组本身的静态无功调节能力，进行无功置换，增大系统动态无功储备。

【技术实现步骤摘要】
风电经柔性直流电网送出系统电容器组投切计划生成方法
本专利技术涉及一种风电经柔性直流电网送出系统电容器组投切计划生成方法，属于电力系统电压控制

技术介绍
柔性直流输电技术近几年来发展迅猛，在我国逐步地投入到工程应用。我国张北地区正新建世界上首个四端柔性直流电网，用以接入张北地区的风场，从而将送端的风能输送至受端负荷中心北京电网。送端电网为典型的风电经柔性直流电网送出系统。然而柔性直流相比传统直流容量较低，成本较高，可将电容器组与柔直换流站协调控制，使电容器组的静态无功置换出柔直换流站的动态无功，从而增大系统动态无功储备，满足柔性直流传输有功功率的容量需求。但若频繁投切电容器组会影响电容器组工作寿命，所以应结合风电预测制定合理的电容器组投切计划。
技术实现思路
本专利技术的目的是考虑到电容器组的调节特性而提出的风电经柔性直流电网送出系统的电容器组投切计划生成方法，该方法根据风电预测信息，通过两阶段鲁棒优化生成出送出系统的电容器组投切计划，最大程度利用电容器组的静态无功，进行无功置换，增大系统动态无功储备。本专利技术提出的风电经柔性直流电网送出系统电容器组投切计划生成方法，包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电经柔性直流电网送出系统电容器组投切计划生成方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)对风电经柔性直流电网送出系统的模型进行化简：将风电经柔性直流电网送出系统的柔直换流站从风电经柔性直流电网送出系统所在的柔直大电网中解耦，即忽略直流电网，将柔直换流站等效为可控电压源，然后对与柔直换流站相连的风电场进行集总等效，即将每个风电场简化为一台风力发电机和一台动态无功补偿装置并联在同一节点，使各个风电场经各自的支路汇集在同一节点，将该同一节点记为公共连接节点，公共连接节点与柔直换流站的交流侧母线节点相连，在交流侧母线节点处安装电容器组，对柔直换流站进行无功补偿，其中，设风电经柔性直流电网的送出...

【技术特征摘要】
1.一种风电经柔性直流电网送出系统电容器组投切计划生成方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)对风电经柔性直流电网送出系统的模型进行化简：将风电经柔性直流电网送出系统的柔直换流站从风电经柔性直流电网送出系统所在的柔直大电网中解耦，即忽略直流电网，将柔直换流站等效为可控电压源，然后对与柔直换流站相连的风电场进行集总等效，即将每个风电场简化为一台风力发电机和一台动态无功补偿装置并联在同一节点，使各个风电场经各自的支路汇集在同一节点，将该同一节点记为公共连接节点，公共连接节点与柔直换流站的交流侧母线节点相连，在交流侧母线节点处安装电容器组，对柔直换流站进行无功补偿，其中，设风电经柔性直流电网的送出系统中风电场的个数为NW，对节点进行编号，将各个风电场的母线节点依次记为1,2,…,NW节点，节点编号与风场编号顺序一致，将公共连接节点记为NW+1节点，将柔直换流站的交流侧母线节点记为NW+2节点，风电经柔性直流电网的送出系统中的节点总数记为n；(2)建立风电经柔性直流电网送出系统的网络潮流方程如下：上述潮流方程中，Pi和Qi分别表示风电经柔性直流电网送出系统中的第i个节点的有功功率和无功功率，分别由风电预测和无功控制器给定，为已知量；Vi、Vj和Vk分别表示风电经柔性直流电网送出系统中的第i个节点、第j个节点和第k个节点的电压幅值，为未知待求量，第k个节点为风电经柔性直流电网送出系统网络潮流方程的平衡节点；Gij和Bij分别表示风电经柔性直流电网送出系统的电导矩阵和电纳矩阵的第i行第j列元素，由实际系统参数给定，为已知量；θij表示第i个节点和第j个节点之间的相角差，θk表示平衡节点k的相角，为未知待求量；Vm表示风电经柔性直流电网送出系统的柔直换流站交流侧母线电压幅值，由柔直换流站内部电压控制器设定，为已知量。i的取值范围为1到n-1，j的取值范围为1到n，k的取值为n，上述潮流方程共有2n个方程；(3)根据上述步骤(2)的网络潮流方程，对风电经柔性直流电网送出系统进行灵敏度分析，得到控制变量对状态变量的灵敏度系数：将风电经柔性直流电网送出系统的状态变量列向量和控制变量列向量分别记为x和u，如下：x＝[V1V2…Vnθ1θ2…θnPmQm]T状态变量列向量和控制变量列向量中，V1、V2…Vn分别表示风电经柔性直流电网送出系统中各节点的电压幅值，θ1、θ2…θn分别表示风电经柔性直流电网送出系统中各节点的相角，Pm、Qm分别表示风电经柔性直流电网送出系统中柔直换流站的有功功率和无功功率，分别表示风电经柔性直流电网送出系统中各风电场的有功功率，通过风电预测得到，分别表示风电经柔性直流电网送出系统中各风电场的风力发电机无功功率，通过风力发电机内部无功控制器设定，分别表示风电经柔性直流电网送出系统中的各动态无功补偿装置的无功功率，通过动态无功补偿装置内部无功控制器设定。上标T表示矩阵转置；对于风电经柔性直流电网送出系统中各个风场节点，潮流方程中的节点功率Pi和Qi需满足：式中，i＝s＝1,2,...,NW，PWs表示第s个风电场有功功率，QWs表示第s个风电场风力发电机无功功率，QSs表示第s个风电场中动态无功补偿装置无功功率；对于风电经柔性直流电网送出系统中公共连接节点，对应潮流方程中的节点功率和满足：将上述两式表示的节点功率与风电场有功功率、风力发电机无功功率、动态无功补偿装置无功功率的关系代入步骤(2)潮流方程中，并记为矩阵形式：f(x,u)＝0在风电预测得到的风电经柔性直流电网送出系统的运行基准点处进行灵敏度分析，利用下式计算得到控制变量对状态变量的灵敏度系数矩阵S：在t时刻运行基准点处按上式进行灵敏度分析，所得的灵敏度系数矩阵S中的元素即为t时刻各个控制变量对状态变量的灵敏度系数，包括：和和分别表示第s个风场t时刻风场有功功率、风场风力发电机无功功率和风场动态无功补偿装置无功功率对第s个风场t时刻母线电压的灵敏度系数；表示t时刻柔直换流站交流侧母线电压对第s个风场t时刻母线电压的灵敏度系数；分别表示第s个风场t时刻风场有功功率、风场风力发电机无功功率、风场动态无功补偿装置无功功率对柔直换流站t时刻无功功率的灵敏度系数；表示t时刻柔直换流站交流侧母线电压对柔直换流站t时刻无功功率的灵敏度系数；(4)根据上述步骤(3)的控制变量对状态变量的灵敏度系数建立风电经柔性直流电网送出系统的两阶段鲁棒优化模型如下：优化模型的目标函数为：目标函数中，第一阶段决策变量为Ct，表示t时刻电容器投运个数Ct，为正整数变量；不确定变量为PWst，表示第s个风电场t时刻的有功功率；第二阶段决策变量为QWst、QSst和Vmt，分别表示第s个风场t时刻风力发电机和动态无功补偿装置的无功功率和柔直换流站t时刻的交流侧母线电压，Vst和Vstref表示第s个风电场t时刻的母线电压和控制设定值；Qmt表示柔直换流站t时刻的无功功率；w1、w2、w3分别表示三个目标对应的权...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏斌，杜延菱，郭庆来，张隽，王彬，刘海涛，蒋芒，邢晶，吴文传，孙为民，
申请(专利权)人：清华大学，国网冀北电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11