一种光伏电站并网系统站内/站网振荡抑制的参数优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏电站并网系统站内/站网振荡抑制的参数优化方法，包括：1、获取适用于站内/站网振荡分析的同调光伏发电单元；2、建立光伏电站并网系统的站内/站网解耦降阶系统；3、对站内/站网解耦降阶系统进行参数优化。本发明专利技术能建立适用于光伏电站并网系统站内/站网振荡分析的降阶模型，并将站内振荡和站网振荡进行解耦，在保留系统一定稳定裕度的情况下进行参数优化，进而为光伏电站并网系统站内/站网振荡抑制提供有效的参数优化模型和方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电站并网系统站内/站网振荡抑制的参数优化方法


[0001]本专利技术属于电力系统稳定性分析与控制领域，具体涉及一种光伏电站并网系统站内/站网振荡抑制的参数优化方法。

技术介绍

[0002]随着以新能源为主体的新型电力系统的提出，光伏发电容量逐年增加。然而，光伏电站并网系统存在振荡问题。Li Chun在《Unstable operation of photovoltaic inverter from field experiences》中指出实际的光伏电站并网系统中曾出现几十赫兹到几千赫兹的宽频振荡现象，但未涉及振荡抑制的参数优化方法；赵书强在《光伏并入弱交流电网次同步振荡机理与特性分析》中指出光伏接入弱交流电网系统存在次同步振荡问题。实际光伏电站并网工程的振荡易引发光伏脱网、设备损坏、系统停运。因此，提出用于光伏电站并网系统振荡抑制的参数优化方法，对于电力系统安全稳定运行的分析和规划具有重要意义。
[0003]目前关于光伏电站并网系统振荡抑制的参数优化主要基于详细系统模型，针对地仅是单一站网振荡模式，且优化过程中约束条件的选取不够全面。然而，基于详细模型进行参数优化耗时较长，面临“维数灾”问题，导致现有数值计算方法可能出现结果不收敛的情况；同时，光伏电站并网系统站内振荡模式的阻尼可能呈现负阻尼或弱阻尼，对系统稳定性影响较大，在参数优化过程中应该考虑；此外，现有参数优化方法的约束条件仅考虑了非主导振荡模式的阻尼比，未考虑控制系统的动态性能和系统的最大传输功率，不够全面。因此，传统参数优化方法用于抑制光伏电站并网系统振荡存在耗时长、准确性和适用性差的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种光伏电站并网系统站内/站网振荡抑制的参数优化方法，以期能通过站内/站网振荡分析的降阶解耦模型来提高参数优化的计算效率；同时，在参数优化过程中能同时抑制站内振荡和站网振荡，从而能提高参数优化的准确性和适用性。
[0005]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0006]本专利技术一种光伏电站并网系统站内/站网振荡抑制的参数优化方法，所述光伏电站并网系统包括：n个光伏发电单元和一个交流电网，并将任意一个光伏发电单元的编号记为i，i＝1,
…
,n；其特点在于，所述参数优化方法是按如下步骤进行：
[0007]步骤S1：获取适用于站内/站网振荡分析的同调光伏发电单元；
[0008]步骤S1.1：获取光伏电站并网系统的主导站内/站网振荡模式：
[0009]步骤S1.1.1：通过潮流计算获取光伏电站并网系统的初始运行点x0，并利用式(1)获取光伏电站并网系统在初始运行点x0处的线性化状态空间模型；
[0010][0011]式(1)中，d表示微分，t为时刻，x
pg
为光伏电站并网系统的状态变量，A
pg
为光伏电站并网系统的状态矩阵，B
pg
为光伏电站并网系统的输入矩阵，u
pg
为光伏电站并网系统的输入变量；Δx
pg
表示x
pg
的增量，Δu
pg
表示u
pg
的增量；
[0012]步骤S1.1.2：求解式(2)并得到状态矩阵A
pg
的特征值{λ
e
|e＝1,2,
…
,l}；其中，l为A
pg
的阶数，λ
e
表示A
pg
的第e个特征值；
[0013]|λ
e
E
pg
‑
A
pg
|＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0014]式(2)中，E
pg
为与状态矩阵A
pg
同阶的单位矩阵；
[0015]步骤S1.1.3：筛选出{λ
e
|e＝1,2,
…
,l}中实部和虚部均非0的z个振荡模式{s
o
|o＝1,2,
…
,z}，并利用式(3)获取{s
o
|o＝1,2,
…
,z}对应的左特征向量{U
go
|o＝1,2,
…
,z}和右特征向量{V
go
|o＝1,2,
…
,z}；其中，s
o
为第o个实部和虚部均非0的振荡模式，U
go
为s
o
对应的左特征向量，V
go
为s
o
对应的右特征向量；
[0016][0017]式(3)中，表示V
g
的转置；
[0018]步骤S1.1.4：计算状态变量x
pg
中l个状态变量{f
k
|k＝1,2,
…
,l}参与振荡模式{s
o
|o＝1,2,
…
,z}的参与因子{P
k,go
＝U
k,go
V
k,go
|k＝1,2,
…
,l；o＝1,2,
…
,z}；其中，f
k
为状态变量x
pg
中的第k个状态变量，U
k,go
为右特征向量U
go
的第k项元素，V
k,go
为左特征向量V
go
的第k项元素，P
k,go
为第k个状态变量f
k
参与第o个振荡模式s
o
的参与因子；
[0019]步骤S1.1.5：筛选l
×
z个参与因子{P
k,go
＝U
k,go
V
k,go
|k＝1,2,
…
,l；o＝1,2,
…
,z}所对应的站内振荡模式s
in
和站网振荡模式s
out
；其中，站内振荡模式是指光伏电站状态变量参与程度大于所设定阈值的振荡模式；站网振荡模式是指光伏电站状态变量和交流电网状态变量参与程度均大于所设定阈值的振荡模式；
[0020]步骤S1.1.6：从站内振荡模式s
in
中筛选出离虚轴最近的振荡模式λ
pc
并作为光伏电站并网系统的主导站内振荡模式；
[0021]从站网振荡模式s
out
中筛选出离虚轴最近的振荡模式λ
gc
并作为光伏电站并网系统的主导站网振荡模式；
[0022]步骤S1.2：获取参与所述主导站内振荡模式λ
pc
和主导站网振荡模式λ
gc
的主导状态变量；
[0023]步骤S1.2.1：利用式(4)求解主导站内振荡模式λ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏电站并网系统站内/站网振荡抑制的参数优化方法，所述光伏电站并网系统包括：n个光伏发电单元和一个交流电网，并将任意一个光伏发电单元的编号记为i，i＝1,
…
,n；其特征在于，所述参数优化方法是按如下步骤进行：步骤S1：获取适用于站内/站网振荡分析的同调光伏发电单元；步骤S1.1：获取光伏电站并网系统的主导站内/站网振荡模式：步骤S1.1.1：通过潮流计算获取光伏电站并网系统的初始运行点x0，并利用式(1)获取光伏电站并网系统在初始运行点x0处的线性化状态空间模型；式(1)中，d表示微分，t为时刻，x
pg
为光伏电站并网系统的状态变量，A
pg
为光伏电站并网系统的状态矩阵，B
pg
为光伏电站并网系统的输入矩阵，u
pg
为光伏电站并网系统的输入变量；Δx
pg
表示x
pg
的增量，Δu
pg
表示u
pg
的增量；步骤S1.1.2：求解式(2)并得到状态矩阵A
pg
的特征值{λ
e
|e＝1,2,
…
,l}；其中，l为A
pg
的阶数，λ
e
表示A
pg
的第e个特征值；λ
e
E
pg
‑
A
pg
＝0(2)式(2)中，E
pg
为与状态矩阵A
pg
同阶的单位矩阵；步骤S1.1.3：筛选出{λ
e
|e＝1,2,
…
,l}中实部和虚部均非0的z个振荡模式{s
o
|o＝1,2,
…
,z}，并利用式(3)获取{s
o
|o＝1,2,
…
,z}对应的左特征向量{U
go
|o＝1,2,
…
,z}和右特征向量{V
go
|o＝1,2,
…
,z}；其中，s
o
为第o个实部和虚部均非0的振荡模式，U
go
为s
o
对应的左特征向量，V
go
为s
o
对应的右特征向量；式(3)中，表示V
g
的转置；步骤S1.1.4：计算状态变量x
pg
中l个状态变量{f
k
|k＝1,2,
…
,l}参与振荡模式{s
o
|o＝1,2,
…
,z}的参与因子{P
k,go
＝U
k,go
V
k,go
|k＝1,2,
…
,l；o＝1,2,
…
,z}；其中，f
k
为状态变量x
pg
中的第k个状态变量，U
k,go
为右特征向量U
go
的第k项元素，V
k,go
为左特征向量V
go
的第k项元素，P
k,go
为第k个状态变量f
k
参与第o个振荡模式s
o
的参与因子；步骤S1.1.5：筛选l
×
z个参与因子{P
k,go
＝U
k,go
V
k,go
|k＝1,2,
…
,l；o＝1,2,
…
,z}所对应的站内振荡模式s
in
和站网振荡模式s
out
；其中，站内振荡模式是指光伏电站状态变量参与程度大于所设定阈值的振荡模式；站网振荡模式是指光伏电站状态变量和交流电网状态变量参与程度均大于所设定阈值的振荡模式；步骤S1.1.6：从站内振荡模式s
in
中筛选出离虚轴最近的振荡模式λ
pc
并作为光伏电站并网系统的主导站内振荡模式；从站网振荡模式s
out
中筛选出离虚轴最近的振荡模式λ
gc
并作为光伏电站并网系统的主导站网振荡模式；步骤S1.2：获取参与所述主导站内振荡模式λ
pc
和主导站网振荡模式λ
gc
的主导状态变量；步骤S1.2.1：利用式(4)求解主导站内振荡模式λ
pc
对应的左特征向量U
pc
和右特征向量
V
pc
；利用式(5)求解主导站网振荡模式λ
gc
对应的左特征向量U
gc
和右特征向量V
gc
；；式(4)中，表示V
pc
的转置；式(5)中，表示V
gc
的转置；步骤S1.2.2：计算l个状态变量{f
k
|k＝1,2,
…
,l}参与所述主导站内振荡模式λ
pc
的参与因子{P
k,pc
|k＝1,2,
…
,l}；其中，第k个状态变量参与主导站内振荡模式λ
pc
的参与因子P
k,pc
＝U
k,pc
V
k,pc
，U
k,pc
为右特征向量U
pc
的第k项，V
k,pc
为左特征向量V
pc
的第k项；计算l个状态变量{f
k
|k＝1,2,
…
,l}参与所述主导站网振荡模式λ
gc
的参与因子{P
k,gc
|k＝1,2,
…
,l}；其中，第k个状态变量参与主导站网振荡模式λ
gc
的参与因子P
k,gc
＝U
k,gc
V
k,gc
，U
k,gc
为右特征向量U
gc
的第k项，V
k,gc
为左特征向量V
gc
的第k项；步骤S1.2.3：对{P
k,pc
|k＝1,2,
…
,l}进行降序排序，根据拟选取主导站内振荡模式的主导状态变量的数量m
p...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵冰冰，缪子龙，杨之青，孟潇潇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：