一种基于均值方差映射的海上风电场无功优化新方法技术

本发明专利技术提供了一种基于均值方差映射的海上风电场无功优化新方法。该方法遵循预测优化方案(即日前、日内应用)。预测优化是基于将实际功率损耗最小化的原则，以及降低日时间范围内有载分接开关(OLTC)的操作次数(离散化为24小时)。利用一种新的元启发式算法均值‑方差映射优化(MVMO)解决了该问题的混合整数性质和有限的计算预算问题。通过引入新的映射函数，增强了MVMO的进化机制，提高了MVMO的全局搜索能力。通过对一个具有HVDC连接的远海风力发电厂的实际调查，证明了MVMO在寻找确保最小损耗、对OLTC寿命的最小影响以及最佳电网规范符合性的解决方案方面的有效性。

A new method of reactive power optimization for offshore wind farms based on mean variance mapping

【技术实现步骤摘要】
一种基于均值方差映射的海上风电场无功优化新方法
本专利技术涉及电力系统
，重点是海上风电场，特别涉及一种基于均值方差映射的海上风电场无功优化新方法。
技术介绍
海上风能是一种有竞争力的能源，并且具有越来越多的吸引力，对发电具有各种好处。欧洲被认为是该领域的领先者，2015年，欧洲并网新增了3.02吉瓦的海上容量。根据2030年的风能情景，海上风电装机容量为66GW。但是，风能在能源系统中的高渗透率带来了许多技术/运营挑战。在稳定状态以及交流故障情况下，要求海上风力发电厂提供无功功率支持。如今，每个国家的输电系统运营商(TSO)都已定义了电网规范要求，以确保电力系统的安全，可靠和可靠的运行。传统上，同步传输系统中的无功功率源设计为以不协调的方式运行，即满足每个设备的终端总线上的本地目标。尽管可以在不存在主要缺点的情况下实现在公共耦合点(PCC)处的无功功率需求，但上述传统方法相当保守(即，它并不需要对风力发电厂内的无功功率源进行有效，优化的管理)。由于它与有功和无功功率流过给定电网拓扑的方式高度相关，因此最优无功功率管理是最优功率流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于均值方差映射的海上风电场无功优化新方法，其特征在于，包括：/n步骤1：对给定场景执行优化，其中包括24小时时间范围内的一组未来操作点，所考虑时间段的预测风速结果直接形成基于神经网络(NN)的风速预测，并由优化算法接收作为输入；/n步骤2：确定系统目标函数、决策变量与相关的约束条件，形成原始全局优化问题；/n步骤3：MOMV优化算法的初始化设置，适应性评估，解决方案的存档以及形成后代新映射函数的提出；/n步骤4：执行进化循环，直到满足指定的终止标准。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于均值方差映射的海上风电场无功优化新方法，其特征在于，包括：
步骤1：对给定场景执行优化，其中包括24小时时间范围内的一组未来操作点，所考虑时间段的预测风速结果直接形成基于神经网络(NN)的风速预测，并由优化算法接收作为输入；
步骤2：确定系统目标函数、决策变量与相关的约束条件，形成原始全局优化问题；
步骤3：MOMV优化算法的初始化设置，适应性评估，解决方案的存档以及形成后代新映射函数的提出；
步骤4：执行进化循环，直到满足指定的终止标准。


2.根据权利要求1所述的基于均值方差映射的海上风电场无功优化新方法，其特征在于，
所述步骤1中对给定场景执行优化，其中包括24小时时间范围内的一组未来操作点，所考虑时间段的预测风速结果直接形成基于神经网络(NN)的风速预测，并由优化算法接收作为输入；
在MATLAB中执行基于NN的多层风速预测方法，由此生成24小时时间序列，风力发电机的无功功率参考和变压器的抽头位置是要优化的参数(即优化变量)，最后，使用Python脚本将DigSILENTPowerFactory版本15.2中构建的风力发电厂模型与MVMO优化算法链接，并在整个MVMO搜索过程中获得优化变量的建议值；
考虑到预测的风速数据，使用众所周知的公式在Python脚本中计算每个风力涡轮机产生的功率：





3.根据权利要求1所述的基于均值方差映射的海上风电场无功优化新方法，其特征在于，
所述步骤2中系统目标函数为24小时之内OLTC的总有功损耗和运行成本，其中由于以下原因将问题视为单个目标：权重系数的使用；



Subjectto,
vmin≤v≤vmax(3)
i≤ilim(4)
s≤slim(5)
其中，t代表时间指数，PL代表每小时有功功率损耗，由(3)–(5)给出的系统运行约束构成了因变量的不等式约束，例如母线的电压幅值，通过电缆的电流，线路和变压器的流量极限；
决策变量的范围涉及风力涡轮机的Var设置和变压器的抽头变化极限，它们定义了优化算法的搜索空间，并由以下等式描述：



tapTr,min≤tapTr≤tapTr,max(7)
每小时的运营成本用OLTCcost,t陈述如下：
OLTCcost,t＝w3·|tapt-tapt-1|(8)
其中tapi代表在时间t和t-1的离散抽头位置，并且w1-3是与成本值相对应的权重系数，根据敏感度分析将其设置为w1＝80,w2＝10和w3＝1。


4.根据权利要求1所述的基于均值方差映射的海上风电场无功优化新方法，其特征在于，
所述步骤3中MOMV优化算法的初始化设置，适应性评估，解决方案的存档以及形成后代新映射函数的提出；
1)初始化
初始候选解是在边界之间随机生成的，如下所示：



指标i＝1,2,…,D与问题维度有关，因此D是决策变量的数量，在这种情况下，以预测的方式执行优化，在一天的第一个小时之后，通过从前一个小时获得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王士柏，石岩，李广磊，辛征，孙树敏，腾玮，程艳，王楠，王玥娇，张兴友，张惠，张建华，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，北京中恒三华科技有限公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：山东;37