一种基于线损的风电集群参与电力系统调频方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于线损的风电集群参与电力系统调频方法，包括以下步骤：S1:确定风电线损率计算方法；S2：以地区电网断面线损率最小为目标建立大规模风电外送地区电网最优潮流模型；S3:基于改进遗传算法的最优潮流模型求解；改进遗传算法采用自适应性遗传算法进行求解，待优化的变量为各节点有功出力。本发明专利技术通过提出的风电网损的计算方法，可定量分析风电网损对某地区电网网损的影响；通过建立的以该地区断面线损率最小作为目标的大规模风电外送地区电网最优潮流模型，并采用自适应性的遗传算法进行求解来优化该地区各节点有功无功出力，不但可使该地区在满足整体无功有功需求的前提下，各节点出力方案的网损率最低，而且适应性好和求解速度快。而且适应性好和求解速度快。而且适应性好和求解速度快。

【技术实现步骤摘要】
一种基于线损的风电集群参与电力系统调频方法


[0001]本专利技术涉及电力系统和
，具体涉及一种基于线损的风电集群参与 电力系统调频方法。

技术介绍

[0002]清洁绿色能源的主导地位日益突出，绿色能源中，风电属重要的可再生能 源，在电网中的比重越来越大，但光伏和风电与传统的火电相比具有能量密度 低、单机容量小、间歇性、周期性、随机性、波动性等特点。
[0003]风力发电在电网中的比重不断增加，对于减少非可再生资源的消耗、改善 环境等方面的作用越来越明显。但是风力发电受天气影响，风电出力具有间歇 性和不确定性，给电力系统造成了很大影响。网损是衡量和考核供电企业生产 经营的一项重要技术经济指标，风电由于其自身的特点，通常认为它同时具备 电源和负荷的双重特点，风电的接入势必会对电网潮流流向产生影响，进而影 响线损。传统等效容量法主要适用于首端功率方向不变的网损计算，对于潮流 多变的含风电的配电网，该方法存在一定的局限性，因此分析风力发电带来的 网损和通过优化电网潮流损的问题变得尤为重要。
[0004]与火力发电不同，风力发电是分布式发电，风力发电机容量小，机组台数 多而且分布在较大的地理空间范围内，风电场内部的集电线路要将分散的各台 风力发电机功率汇集在一起再通过升压站将电能送入电网，功率在汇集的过程 中会产生不容忽视的线路损耗，在风电场优化调度时要重点考虑，由于线损影 响，系统在调频的过程中需重点考虑的问题包括：
[0005](1)由于线损影响，风电集群发出的有功往往达不到指定调频指标，使得 风电新能源场站调频效果较差。
[0006](2)由于不同风电机群距离并网点位置不同，线损也各有不同，因此在满 足调度调频需求的前提下，应当以系统总损耗最小为目标，对各机群进行有功 分配，如附图1所示。
[0007]目前国内外的研究热点主要集中在大容量风电场接入电力系统对系统的电 压分布和稳定性的影响以及风机的低电压穿越等，而对风力并网发电对配电网 网络损耗的研究则较少。江辉教授团队用前推回代潮流计算方法，从理论上分 析了分布式电源并网对配电网潮流的影响；张立梅教授以潮流计算结果为基础 确定电网可靠性、电压质量、环境影响和经济性等指标，并通过分析各评估指 标的特点，采用层次分析和主成分分析相结合的方法综合评估分布式电源并网 对电网的影响；清华大学团队首次提出了一种改进迭代法，以节点支路形成的 链表为基础，以前推回代潮流迭代法为理论基础，研究了各种复杂配电网线损 的理论计算方法。
[0008]以上基于含风电系统的建模及网损分析方法很难同时兼顾系统的运行优化 研究、风电波动对降损空间的影响，而且目前没有对风电产生的网损进行相关 的研究，由于准确获取所有风电场的风电功率与系统的运行数据比较困难，因 此仅能针对特定风电场，
不适用于大规模风电场并网的研究需求。

技术实现思路

[0009]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种基于线损的风电集群参与电力系统 调频方法，可定量分析风电网损对某地区电网网损的影响，然后以该地区断面 线损率最小作为目标，以该地区各节点有功无功出力为控制变量，求解该地区 在满足整体无功有功需求的前提下网损率最低的各节点出力方案。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。
[0011]一种基于线损的风电集群参与电力系统调频方法，包括以下步骤：
[0012]S1:确定风电线损率计算方法；所述风电线损率计算方法具体包括：
[0013]S11:在地区电网原运行状况下，计算出有风电时的网损为p
l1
；将风电电源 节点和外送负荷节点去掉，其他运行数据及网架结构均不变，来模拟无风电时 情景，计算出无风电时的网损为p
l2
；将有无风电两种情景下计算的网损做差， 得到风电网损：
[0014]Δp
lf
＝p
l1
‑
p
l2
；
[0015]S12:计算出风电的线损率：
[0016][0017]其中，ΔP
nf
＝Δp
lf
，P
gf
为该断面时刻所有机组的有功功率；
[0018]S2：建立大规模风电外送地区电网最优潮流模型，具体以地区电网断面线 损率最小为目标，建立目标函数如下：
[0019][0020]其中，i,j＝1,2,...,n，n为电网节点总数；t＝1,2,...,n为断面时刻，m为所有机 组数量，包括火电机组、风电机组和光伏机组，为t断面下节点i流向节点j 的有功网损值，为节点j流向节点i的有功网损值，为t时刻电网所有机 组的总有功出力；
[0021]S3:基于改进遗传算法的最优潮流模型求解；所述改进遗传算法采用自适应 性的遗传算法进行求解，待优化的变量为各节点有功出力；
[0022]所述自适应性的遗传算主要体现在动态的参数设置方式上，针对不同的运 行工况，算法在寻优过程中对其进行判断，根据搜索需要设定不同场景的参数 初值，后续根据需求进行参数的动态调整，通过采用自动变化的交叉概率和变 异概率控制遗传操作，当寻优出现停滞时，加大变异概率和交叉概率，帮助跳 出局限解，易于找到最优解，具体自适应机制可以表达为：
[0023][0024][0025]式中：P
c
和P
m
分别为交叉和变异算子的当前值，P
c0
和P
m0
为初始值，a和b为 两个小于1的常数，N为当前运行代数，N
f
为算法寻优过程中出现停滞时的代 数。
[0026]优选的，所述步骤S11中有风电时的网损p
l1
由在地区电网原运行状况下， 进行牛拉法潮流计算，然后将全网的线路损耗与变压器损耗相加计算得出；无 风电时的网损为p
l2
由模拟无风电时情景下，进行牛拉法潮流计算，将全网的所 有线路损耗与变压器损耗相加相加计算得出。
[0027]优选的，所述步骤S2中目标函数应满足以下约束条件:
[0028]A.有功、无功潮流平衡约束：
[0029][0030][0031]式中，为t时刻i节点的有功出力，为t时刻i节点的有功负荷，为t时刻i节点的有功负荷，分别为t时刻i节点的无功出力和无功负荷，G
ij
、B
ij
为节点导纳矩阵中的参 数，V
ii
和分别为t时刻节点i的电压的幅值与相角，为t时刻节点j的电压的 幅值与相角，节点i、j的相角差为为为t时刻调度中心下达的有功 出力需求，为该节点风机并网线路损耗；
[0032]B.不等式约束：
[0033][0034]式中，i＝1，2...n，为t时刻节点i的发电机组有功出力；为t时刻节 点i的发电机组无功出力；和为节点i、j的电压幅值上下限；为 节点i、j间的电压相角差上限；为节点i、j间的j线路电流上限；分别为节点i、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线损的风电集群参与电力系统调频方法，其特征在于：包括以下步骤：S1:确定风电线损率计算方法；所述风电线损率计算方法具体包括：S11:在地区电网原运行状况下，计算出有风电时的网损为p
l1
；将风电电源节点和外送负荷节点去掉，其他运行数据及网架结构均不变，来模拟无风电时情景，计算出无风电时的网损为p
l2
；将有无风电两种情景下计算的网损做差，得到风电网损：Δp
lf
＝p
l1
‑
p
l2
；S12:计算出风电的线损率：其中，ΔP
nf
＝Δp
lf
，P
gf
为该断面时刻所有机组的有功功率；S2：建立大规模风电外送地区电网最优潮流模型，具体以地区电网断面线损率最小为目标，建立目标函数如下：其中，i,j＝1,2,...,n，n为电网节点总数；t＝1,2,...,n为断面时刻，m为所有机组数量，包括火电机组、风电机组和光伏机组，为t断面下节点i流向节点j的有功网损值，为节点j流向节点i的有功网损值，为t时刻电网所有机组的总有功出力；S3:基于改进遗传算法的最优潮流模型求解；所述改进遗传算法采用自适应性的遗传算法进行求解，待优化的变量为各节点有功出力；所述自适应性的遗传算主要体现在动态的参数设置方式上，针对不同的运行工况，算法在寻优过程中对其进行判断，根据搜索需要设定不同场景的参数初值，后续根据需求进行参数的动态调整，通过采用自动变化的交叉概率和变异概率控制遗传操作，当寻优出现停滞时，加大变异概率和交叉概率，帮助跳出局限解，易于找到最优解，具体自适应机制可以表达为：以表达为：式中：P
c
和P
m
分别为交叉和变异算子的当前值，P
c0
和P
m0
为初始值，a和b为两个小于1的常数，N为当前运行代数，N
f
为算法寻优过程中出现停滞时的代数。2.根据权利要求1所述的一种基于线损的风电集群参与电力系统调频方法，其特征在于：所述步骤S11中有风电时的网损p
l1
由在地区电网原运行状况下，进行牛拉法潮流计算，然后将全网的线路损耗与变压器损耗相加计算得出；无风电时的网损为p
l2
由...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱收，夏冬，李吉勇，邵晨，房权，见伟，张东华，
申请(专利权)人：北京中泰华电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：