一种风光储场站群无功协同优化调控方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种风光储场站群无功协同优化调控方法、装置及系统，属于无功调控技术领域，接收调度主站下发的电网无功/电压/功率因数指令，根据当前各风光储场站的风光储以及无功补偿装置的运行状态，在计及场站端点电压、无功响应时间与汇集线路损耗的基础上进行优化计算，确定各风光储场站的无功指令。本发明专利技术针对风光储场站群的无功协同优化调控，而非单一场站或是单一类型场站群，在现有文献简单考虑按比例分配的基础上进一步考虑了线路上的无功损耗，弥补了调控过程中的无功缺额，并考虑了综合考虑场站端点电压、无功响应时间与场站无功可调裕度的无功调节量校正，实现了风光储场站群之间的无功协调控制。储场站群之间的无功协调控制。储场站群之间的无功协调控制。

A method, device and system for reactive power collaborative optimization and control of wind and solar energy storage stations

【技术实现步骤摘要】
一种风光储场站群无功协同优化调控方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及无功调控
，特别是涉及一种风光储场站群无功协同优化调控方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]近年来随着风电、光伏等新能源电站的度电成本持续下行，新能源电站快速走上规模化发展道路。随着规模化新能源场站的发展，风光储场站群也是未来的热点趋势。
[0003]电力电子技术的发展使得双馈风力发电技术日渐成熟，可通过变流器的矢量控制实现有功和无功的解耦控制，在向电网发出有功的同时，提供一定的无功，具有无功调控能力，能够参与风电场的无功电压调控；光伏与储能通过变流器接入电网，同样具有一定的无功电压调控能力。在各项标准中，也明确规定了风、光、储的无功调节能力：在GB/T 19963
‑
2011《风电场接入电力系统技术规定》中明确风电机组应满足功率因数在超前0.95～滞后0.95范围内连续可调；同样，在GB/T 19964
‑
2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》中明确光伏电站安装的并网逆变器满足额定有功出力下功率因数在超前0.95～滞后0.95范围内连续可调；GB/T 36547
‑
2018《电化学储能系统接入电网技术规定》中提出储能系统在变流器额定功率运行范围内应具备四象限功率控制功能。随着风电、光伏装机容量的增加，风光储场站群的无功调节能力非常可观，如何合理利用这一部分无功能力为电网提供无功电压支撑是当前研究的热点。
[0004]针对单一风、光场站的无功电压控制技术已有大量研究。单一场站的研究重点在于无功功率在无功源之间的分配以及风、光与无功补偿设备的协调，也有部分文献研究风电机组内部定子与转子之间的协调。在工程应用中常见的直接分配方式有按照剩余无功容量分配、按照风机对并网点电压灵敏度分配、按等功率因数分配、按等网损微增率原则进行分配、按照与并网点距离分配等。较为复杂地，利用优化方法计算场站内各类无功源的最优无功调节量，以满足不同的调压目标，包括最小化电压偏差、最小化场站内功率损耗等。文献“Distributed cooperative voltage control of wind farms based on consensus protocol”还提出了一种基于共识协议的适用于风电场的分布式协同电压控制策略，为系统提供快速响应的同时分配无功功率，消除稳态电压误差，实现分布式控制。在风、光与传统无功补偿设备协调方面，文献“含双馈感应电机的风电场电压协调控制策略”提出了一种根据风电功率预测结果预先投切风场电容器组的无功电压控制策略，电容器组出力差额由双馈风电机组承担，而各双馈风电机组的无功出力按其剩余无功极限比例整定，此方法适用于风电发展初期配置电容器组的风电场。文献“双馈风电场自动电压协调控制策略”借鉴变电站综合无功控制方法对风电场进行自动无功电压控制，推导出一种风电场AVC分区图简化策略，为风力发电机群与集中补偿设备的协调控制提供了一种新型实用化方法。文献“考虑连续无功储备价值的自适应无功补偿协调优化控制”提出考虑连续无功储备价值的变电站连续/离散无功补偿协调优化方法，引入连续无功储备效益系数，根据风电出力大小，区别对待连续无功储备的价值。文献“基于改进灵敏度算法的风电场分层协调优化控制
策略”综合考虑了风机和无功补偿设备之间的相互协调，提出了一种基于改进灵敏度算法的风电场下垂优化分层控制策略，以网损最小为优化目标，各个风机和无功补偿设备的下垂增益系数为变量进行优化运算。
[0005]针对多场站以及储能的投入，场站群之间的有效协调在提高电网安全性和经济性方面具有较大的优势。文献"Strategy of reactive power and voltage control in large wind farms integrated region"验证了在无功设备配置相同的条件下，该控制策略与传统风电场单独控制相比，具有稳定电压和降低网损的优势。因此，场站间的无功电压控制技术有了新的研究热点，即如何进行场站群之间的无功电压协调控制。文献"Research on the Configuration Strategy for Reactive Power Compensations in Offshore Wind Farm Clusters"提出了一种简单分配策略控制的风电场群无功控制方法，能够保证关键节点电压满足要求。文献"Overview of Wind Park Control Strategies"基于PCC处的电压计算，得到所需的无功功率基准，然后基于最大无功功率或可用无功功率的比例从场站调度无功；文献“大规模风电场无功电压优化协调控制策略研究”提出了一种通过调控风电机组无功输出以改善机组端电压分布的均衡性、进而改善整个集电系统电压水平的风电场无功电压控制策略。文献“含风电场群的区域电网两层多阶段电压协调控制方法”提出计及快速连续和慢速离散无功控制设备的多时间尺度无功协调控制方法，以非支配排序遗传算法求解多目标数学模型。文献“多风场接入局部电网的无功协调分配方法”从不同角度给出了较为简便的风电接入地区多个风电场间的无功协调分配方法，即系统自动化水平较低时，按风电场无功容量比例分配；系统自动化水平较高时，从系统网络约束和基本电气规律角度给出的线路潮流分布分配方法，及从接入地区网损角度给出的等网损微增率分配方法。文献“考虑风电预测及电压分布的风电场无功设备协调控制优化研究”在目标函数中，考虑到所有风电场动态无功设备和风电机组的无功功率调节能力，以所有风电场降低电压越限风险(提高安全系数)和最大限度地降低动态无功补偿设备与风电机组的无功功率调节量为目标函数，得出风电场无功设备调节量。
[0006]针对风光储联合电站，储能的加入不仅能够平滑场站群的有功出力，也能为电网提供顶峰、调峰等功能，甚至主动支撑电网调频。因此，现有文献多聚焦于面向有功需求的风光储场站群优化调控。在无功方面，专利CN105591391A简单给出了风光储联合电站的无功电压控制方法。
[0007]因此，现有技术的缺点有以下几点：
[0008]1.对于面向无功调控需求的风光储场站群实时协同优化调控问题，现有研究未能深入考虑大规模风光储场站的集群特性以及场站内部不同类无功装置的调节特性区别，如无功响应速率对最终无功分配的影响，且对于风光储联合系统协调控制的研究较少，主要集中在储能的有功优化控制上，未能考虑在无功调控需求方面与风电、光伏的协调配合。
[0009]2.现有技术未考虑电网指令在场站群各无功补偿装置响应下的无功偏差，主要包括各场站与汇集点之间的无功损耗。
[0010]3.现有技术多只考虑电网下发电压指令的情况，未考虑功率因数、无功指令情况。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是提供一种风光储场站群无功协同优化调控方法、装置及系统，以
实现风光储场站群之间的无功协调控制。
[0012]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0013]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风光储场站群无功协同优化调控方法，其特征在于，包括：获取调度主站下发的风光储场站群并网点的控制参数目标值；所述控制参数目标值包括电压目标值、无功目标值或功率因数目标值；获取风光储场站群并网点的控制参数实际测量值；当风光储场站群并网点的控制参数实际测量值与所述控制参数目标值的偏差不在死区范围内时，判定风光储场站群需要无功协同优化调控；根据风光储场站群并网点的控制参数实际测量值与所述控制参数目标值，计算风光储场站群并网点的无功需求量；基于各个风光储场站的无功裕度，并考虑风光储场站至风光储场站群并网点之间汇集线路的无功损耗，将风光储场站群并网点的无功需求量分配至各个风光储场站；根据各个风光储场站的端口电压要求、风光储场站群无功响应时间需求以及各个风光储场站的无功可调裕度，对各个风光储场站所分配的无功补偿量进行校正；根据校正后的无功补偿量，对风光储场站群并网点的无功需求量重新分配，获得协同优化后的各个风光储场站的无功补偿量。2.根据权利要求1所述的风光储场站群无功协同优化调控方法，其特征在于，所述当风光储场站群并网点的控制参数实际测量值与所述控制参数目标值的偏差不在死区范围内时，判定风光储场站群需要无功协同优化调控，具体包括：当所述控制参数目标值为电压目标值时，若|U
ref
‑
U
measure
|＞U
dead
，则判定风光储场站群需要无功协同优化调控；其中，U
ref
为电压目标值，U
measure
为风光储场站群并网点的电压实际测量值，U
dead
为电压死区阈值；当所述控制参数目标值为无功目标值时，若|Q
ref
‑
Q
measure
|＞Q
dead
，则判定风光储场站群需要无功协同优化调控；其中，Q
ref
为无功目标值，Q
measure
为风光储场站群并网点的无功实际测量值，Q
dead
为无功死区阈值；当所述控制参数目标值为功率因数目标值时，若则判定风光储场站群需要无功协同优化调控；其中，为功率因数目标值，为风光储场站群并网点的功率因数实际测量值，为功率因数死区阈值。3.根据权利要求2所述的风光储场站群无功协同优化调控方法，其特征在于，所述根据风光储场站群并网点的控制参数实际测量值与所述控制参数目标值，计算风光储场站群并网点的无功需求量，具体包括：当所述控制参数目标值为电压目标值时，根据风光储场站群并网点的控制参数实际测量值与所述控制参数目标值，利用公式ΔQ＝(U
ref
‑
U
measure
)/r和r＝(U1‑
U2)/(Q1‑
Q2)，计算风光储场站群并网点的无功需求量；其中，ΔQ为风光储场站群并网点的无功需求量，r为接入点电压关于接入地区无功的变化率，U1、U2分别为稳定运行下相邻两个测量周期的风光储场站群并网点电压，Q1、Q2分别为稳定运行下相邻两个测量周期的风光储场站群并网点无功；当所述控制参数目标值为无功目标值时，根据风光储场站群并网点的控制参数实际测量值与所述控制参数目标值，利用公式计算风光储场站群并网点的无功需求量；其中，P
rt
为下一调控周期的风光储场站群并网点有功出力预测值，为调压指令功率因数对应的正切值；
当所述控制参数目标值为功率因数目标值时，根据风光储场站群并网点的控制参数实际测量值与所述控制参数目标值，利用公式ΔQ＝Q
ref
‑
Q
measure
，计算风光储场站群并网点的无功需求量。4.根据权利要求3所述的风光储场站群无功协同优化调控方法，其特征在于，所述基于各个风光储场站的无功裕度，并考虑风光储场站至风光储场站群并网点之间汇集线路的无功损耗，将风光储场站群并网点的无功需求量分配至各个风光储场站，具体包括：根据各风光储场站的无功裕度，利用公式确定各风光储场站的无功功率补偿量分配系数；其中，K
i
为第i个风光储场站的无功功率补偿量分配系数，Q
Ci
为第i个风光储场站的无功裕度；根据各风光储场站的无功功率补偿量分配系数，利用公式ΔQ
i
＝K
i
×
ΔQ，计算各风光储场站的初始无功功率补偿量；其中，ΔQ
i
为第i个风光储场站的无功补偿量；在各风光储场站的初始无功功率补偿量的基础上，考虑风光储场站至风光储场站群并网点之间汇集线路的无功损耗，获得各风光储场站所分配的无功补偿量为其中，ΔQ
i
′
为第i个风光储场站所分配的无功补偿量，Q
measure,i
为第i个风光储场站的无功实际测量值，X
i
为第i个风光储场站至风光储场站群并网点之间汇集线路的电抗值，P
measure
为并网点有功实时测量值。5.根据权利要求4所述的风光储场站群无功协同优化调控方法，其特征在于，所述根据各个风光储场站的端口电压要求、风光储场站群无功响应时间需求以及各个风光储场站的无功可调裕度，对各个风光储场站所分配的无功补偿量进行校正，具体包括：根据各个风光储场站的端电压安全运行范围，对各个风光储场站所分配的无功补偿量进行校正，获得电压校正后的无功补偿量；根据所述电压校正后的无功补偿，考虑汇集线路网损，利用公式确定第一无功补偿量ΔQ
i*
′
；其中，ΔQ
i*
为电压校正后的无功补偿；判断风光储场站所分配的无功补偿量是否小于或等于最大无功可调裕度，获得第一判断结果；若所述第一判断结果表示是，则将风光储场站所分配的无功补偿量作为第二无功补偿量；若所述第一判断结果表示否，则将第一无功补偿量ΔQ
i*
′
修正为最大无功可调裕度，并最大无功可调裕度作为第二无功补偿量；判断风光储场...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹祖冰，刘念，吴启仁，孙浩男，孙长平，虞宋楠，李伟，马丽雅，李乐颖，李晨希，张小龙，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：