一种适用于新能源多端柔直系统的多目标潮流优化方法技术方案

一种适用于新能源多端柔直汇集系统的多目标潮流优化方法，属于电力技术领域。当新能源经MMC

【技术实现步骤摘要】
一种适用于新能源多端柔直系统的多目标潮流优化方法


[0001]本专利技术涉及电力
，具体涉及一种适用于新能源多端柔直系统的多目标潮流优化方法。

技术介绍

[0002]发展可再生能源已成为许多国家积极应对气候变化的核心内容和推进能源转型的重要战略途径。
[0003]柔性直流输电技术(Voltage
‑
Sourced Converter Based HVDC,VSC
‑
HVDC)可控性强，功率潮流翻转迅速，不受距离限制，无需交流侧提供换相电流。在远距离传输时可实现送端与受端的解耦，减小新能源并网对输电系统的影响。因此，柔性直流输电技术成为新能源接入电网的理想传输方式，其中基于MMC的柔性直流输电技术应用更加广泛。
[0004]目前，新能源的利用和开发受到了世界各国的重视，尤其是光伏发电、风能发电等在近年来的能源供给中所占比例不断增加。然而，风电、光伏等可再生能源都具有间歇性、波动性、随机性和不可控性等特点，将其用于新能源发电属于间歇式电源。近年来，我国逐步将各种大规模可再生能源接入电网，可再生能源的高比例快速渗透，导致需要调整电力系统规划方案，需要更好的预测方法以及潮流优化方法。再加上各种分布式能源采集存储装置、“即插即用”设备以及大型城市负荷需求的不断增加，传统的电网结构、运行技术和电力装备等难以满足我国大规模电力需求，因此需要采用新的电网结构、先进技术以及相应辅助装备来满足未来能源格局的深刻变化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种适用于新能源多端柔性直流汇集系统的多目标潮流优化方法。
[0006]本专利技术是一种适用于新能源多端柔直系统的多目标潮流优化方法，共有4个换流站，其中采用下垂控制的换流站有2个，其余2个换流站采用定有功功率控制，并在系统中加装直流潮流控制器；其步骤为：
[0007]步骤(1)：系统处于正常运行时，确定采用下垂控制以及定有功功率控制的换流站i的节点电压直流电压U
i
(i＝1,2,3,4)，确定各直流支路电阻R
12
、R
13
、R
24
、R
34
；
[0008]步骤(2)：系统处于正常运行时，计算各换流站支路电流I
12
、I
13
、I
24
、I
34
；
[0009]步骤(3)：根据步骤(2)求解得到各支路传输有功功率P
12
、P
13
、P
24
、P
34
以及各换流站的输入有功功率P
i
(i＝1,2,3,4)；
[0010]步骤(4)：针对新能源出力不确定性与相关性进行风电场与光伏电站不确定性建模；
[0011]步骤(5)：针对新能源多端柔性直流汇集系统进行协调控制策略建模；
[0012]步骤(6)：建立包含直流潮流控制器的新能源多端柔性直流汇集系统多目标潮流优化模型：
[0013]步骤(6
‑
1)：所建立数学模型中包含三个目标函数，分别为直流电压偏差最小、弃风、弃光量以及静态电压稳定裕度最大；
[0014]步骤(6
‑
2)：确定模型中的等式约束条件，分别包括步骤(4)及步骤(5)中的新能源并网约束和MMC
‑
MTDC系统协调控制约束，并且确定系统直流方程；
[0015]步骤(6
‑
3)：确定模型中的不等式约束条件，分别包括S3中所提的换流站传输功率约束以及系统运行约束，同时确定系统交流方程；
[0016]步骤(7)：利用内点法与遗传算法对多目标潮流优化模型进行求解，对整个新能源多端柔性直流汇集系统进行多目标优化。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018](1)本专利技术在传统的多目标优化方法中引入了新能源出力不确定性建模以及 MMC
‑
MTDC系统协调控制策略建模，综合考虑了新能源的出力和换流站的协同控制在潮流优化模型中的约束条件，可以实现风、光资源的优化调度，迭代次数少且收敛性好，能够保证对多目标有效优化。同时所搭建模型能够根据系统不同的运行目标给出新能源基地出力的协调运行方案，提高了系统运行的稳定性与可靠性。
[0019](2)采用内点法与NSGA
‑
III遗传算法相结合的混合算法进行多目标潮流优化模型的求解，合理解决了优化模型在求解中的离散部分与连续部分的求解不当问题，能够精确处理模型中的优化问题，使得模型的迭代次数减小且容易收敛，能够实现鲁棒运行。
附图说明
[0020]图1是本专利技术一个实施例的包含直流潮流控制器的四端新能源柔性直流汇集系统图，图 2是本专利技术一个实施例的内点法与NSGA
‑
III遗传算法结合的混合算法流程图，图3是本专利技术一个实施例的NSGA
‑
III遗传算法流程图，图4是本专利技术一个实施例的多目标潮流优化结果图。
具体实施方式
[0021]本专利技术是一种适用于新能源多端柔直系统的多目标潮流优化方法，共有4个换流站，其中采用下垂控制的换流站有2个，其余2个换流站采用定有功功率控制，并在系统中加装直流潮流控制器；其步骤为：
[0022]步骤(1)：系统处于正常运行时，确定采用下垂控制以及定有功功率控制的换流站i的节点电压直流电压U
i
(i＝1,2,3,4)，确定各直流支路电阻R
12
、R
13
、R
24
、R
34
；
[0023]步骤(2)：系统处于正常运行时，计算各换流站支路电流I
12
、I
13
、I
24
、I
34
；
[0024]步骤(3)：根据步骤(2)求解得到各支路传输有功功率P
12
、P
13
、P
24
、P
34
以及各换流站的输入有功功率P
i
(i＝1,2,3,4)；
[0025]步骤(4)：针对新能源出力不确定性与相关性进行风电场与光伏电站不确定性建模；
[0026]步骤(5)：针对新能源多端柔性直流汇集系统进行协调控制策略建模；
[0027]步骤(6)：建立包含直流潮流控制器的新能源多端柔性直流汇集系统多目标潮流优化模型：
[0028]步骤(6
‑
1)：所建立数学模型中包含三个目标函数，分别为直流电压偏差最小、弃
风、弃光量以及静态电压稳定裕度最大；
[0029]步骤(6
‑
2)：确定模型中的等式约束条件，分别包括步骤(4)及步骤(5)中的新能源并网约束和MMC
‑
MTDC系统协调控制约束，并且确定系统直流方程；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于新能源多端柔直系统的多目标潮流优化方法，其特征在于，共有4个换流站，其中采用下垂控制的换流站有2个，其余2个换流站采用定有功功率控制，并在系统中加装直流潮流控制器；其步骤为：步骤(1)：系统处于正常运行时，确定采用下垂控制以及定有功功率控制的换流站i的节点电压直流电压U
i
(i＝1,2,3,4)，确定各直流支路电阻R
12
、R
13
、R
24
、R
34
；步骤(2)：系统处于正常运行时，计算各换流站支路电流I
12
、I
13
、I
24
、I
34
；步骤(3)：根据步骤(2)求解得到各支路传输有功功率P
12
、P
13
、P
24
、P
34
以及各换流站的输入有功功率P
i
(i＝1,2,3,4)；步骤(4)：针对新能源出力不确定性与相关性进行风电场与光伏电站不确定性建模；步骤(5)：针对新能源多端柔性直流汇集系统进行协调控制策略建模；步骤(6)：建立包含直流潮流控制器的新能源多端柔性直流汇集系统多目标潮流优化模型：步骤(6
‑
1)：所建立数学模型中包含三个目标函数，分别为直流电压偏差最小、弃风、弃光量以及静态电压稳定裕度最大；步骤(6
‑
2)：确定模型中的等式约束条件，分别包括步骤(4)及步骤(5)中的新能源并网约束和MMC
‑
MTDC系统协调控制约束，并且确定系统直流方程；步骤(6
‑
3)：确定模型中的不等式约束条件，分别包括S3中所提的换流站传输功率约束以及系统运行约束，同时确定系统交流方程；步骤(7)：利用内点法与遗传算法对多目标潮流优化模型进行求解，对整个新能源多端柔性直流汇集系统进行多目标优化。2.根据权利要求1所述的适用于新能源多端柔直系统的多目标潮流优化方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，系统稳态运行时根据基尔霍夫环路定律可得换流站支路电流I
12
和I
34
，由I
12
同理可得支路电流I
13
以及I
24
；其中，R
12
、R
34
为支路电阻；U
i
(i＝1,2,3,4)为换流站i的节点电压；c1为直流潮流控制器串入直流线路中的等效变压器变比。3.根据权利要求1所述的适用于新能源多端柔直系统的多目标潮流优化方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，换流站1与换流站2支路传输有功功率P
12
为：由式(2)同理得剩余支路有功功率P
13
、P
24
、P
34
；进一步得到含有DCPFC的四端MMC
‑
MTDC的换流站1的输入功率P1为：由式(3)同理得到其余换流站的输入功率P2、P3、P4。4.根据权利要求1所述的适用于新能源多端柔直汇集系统的多目标潮流优化方法，其
特征在于，在所述步骤(4)中，首先通过风电出力的随机模糊建模可得风电出力模型：其中，P
dcn
、P
WP
是风电机组的额定功率与输出功率；v
N
、v
in
、v
out
分别为风机的额定风速、切入风速及切出风速；然后进行光伏出力的随机建模同样可得光伏出力模型：其中，P
PV,N
、P
PV
分别为光伏额定功率和输出功率；r
N
为额定光照强度。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴贵，柴文博，赵玲霞，王海亮，薛晟，王琢玲，郭群，杨维满，郭永吉，李晓英，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：