一種電力系統(tǒng)多源無功優(yōu)化控制方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明設及一種電力系統(tǒng)多源無功優(yōu)化控制方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，風電作為清潔無污染的可再生能源，在世界范圍內快速發(fā)展。截止到2014 年底，世界風電裝機容量已達到360GW，中國、美國、德國、西班牙和印度五國占世界總裝機 容量的72%。然而，風電隨機性和弱可控性的特點，給電力系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的電壓穩(wěn)定產(chǎn)生了 深刻的影響。同時，大量異步風機發(fā)電時需要吸收無功功率，如果電網(wǎng)不能提供充足的無 功，將會造成風機的機端電壓下降，嚴重時甚至有脫離電網(wǎng)的危險W。
[0003] 電動汽車W其節(jié)能減排的優(yōu)勢，成為交通低碳化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，目前有逐步取 代傳統(tǒng)能源汽車的趨勢。在V2G(Vehicle-t〇-Grid)概念下，電動汽車通過充電粧與電網(wǎng)互 動，既可W作為系統(tǒng)負荷，又可W分布式儲能設備，同時，基于電力電子接口的充電粧可W 作為無功發(fā)生裝置W，為系統(tǒng)提供無功支撐，通過與常規(guī)無功調壓設備相配合，積極參與到 系統(tǒng)的無功電壓優(yōu)化運行中。
[0004] 目前，各國學者已經(jīng)針對電動汽車有功功率的優(yōu)化控制展開研究，充分利用電動 汽車的V2G有功響應能力，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性、電能及頻率質量等。然而，尚未有大量研 究針對電動汽車充電粧產(chǎn)生的無功參與系統(tǒng)優(yōu)化運行進行探討。文獻[3]從技術控制層面 驗證了電動汽車充電粧作為無功發(fā)生裝置的可行性，電動汽車在充電過程中，可降低充電 時功率因數(shù)，為系統(tǒng)提供無功功率;文獻[4]則在考慮用戶交通行為的基礎上，評估電動汽 車充電粧集群的無功響應能力。
[000引無功電壓優(yōu)化是保障電網(wǎng)安全運行，降低有功網(wǎng)損，改善電壓分布，提高電能質量 的有效手段。文獻[5] W有載調壓變壓器分接頭檔位、并聯(lián)電容器組投切作為可控的無功電 壓控制變量，實現(xiàn)對地區(qū)電網(wǎng)的無功優(yōu)化控制，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性與可靠性。文獻[6] 考慮同步發(fā)電機、并聯(lián)電容器組、FACT裝置等無功源，W發(fā)電機經(jīng)濟調度、電網(wǎng)經(jīng)濟運行和 離散無功源動作次數(shù)最少為優(yōu)化多目標，提高系統(tǒng)的電壓安全性與可靠性。
[0006] [參考文獻]
[0007] [1]梁紀峰.基于大規(guī)模風電集中接入電網(wǎng)的無功電壓特性及控制研究[D].華北 電力大學，2012.
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【發(fā)明內容】
[0013] 在風電和負荷預測的基礎上，利用并聯(lián)電容器組投切和有載調壓變壓器分接頭對 系統(tǒng)進行日前無功電壓優(yōu)化，充分考慮電動汽車充電粧的實時無功響應能力，對日內正常 運行情況下的無功電壓優(yōu)化進行實時修正，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，而日內故障運行時則 主要考慮并聯(lián)電容器組的投切，提出了考慮無功電壓靈敏度和時序遞進的無功源控制方 案，W達到快速恢復電壓的目的。
[0014] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出的一種電力系統(tǒng)多源無功優(yōu)化控制方法，包 括日前優(yōu)化調度和日內優(yōu)化修正，其中：
[0015] 步驟一：日前優(yōu)化調度包括W下步驟：
[0016] 步驟1-1:輸入電力系統(tǒng)參數(shù)，至少包括輸電線路特性參數(shù)、發(fā)電機日前有功調度 計劃、風電有功出力預測值、負荷預測值；
[0017] 步驟1-2:利用步驟1-1獲得的參數(shù)構建日前優(yōu)化調度模型，模型的優(yōu)化目標如式 (1)所示，約束條件如式(2)所示：
[001 引
（。
[0019]式（1)中，η為電網(wǎng)中節(jié)點的個數(shù);Ui為節(jié)點i的電壓幅值;U功節(jié)點j的電壓幅值； Gi功節(jié)點巧日j之間的電導；θι功節(jié)點巧日j之間電壓的相角差；
[0020]
(2)
[0021 ]式(2)中，Pi,g和化,g分別為電網(wǎng)中節(jié)點i發(fā)電機發(fā)出的有功和無功功率;Pi,1和化,1 分別為電網(wǎng)中節(jié)點i負荷消耗的有功和無功功率；t/,mm和?/Γ分別為電網(wǎng)中節(jié)點i電壓的上 下限范圍；谷T和往Γ分別為電網(wǎng)中節(jié)點i發(fā)電機無功出力的上下限范圍；C巧""和Gsr為 電網(wǎng)中節(jié)點i并聯(lián)電容器組投入數(shù)量的上下限范圍；TAPu,h、?M^m和mfax分別為電網(wǎng)中節(jié) 點i變壓器分接頭檔位h及其上下限范圍；
[0022] 步驟1-3:利用步驟1-2建立的日前優(yōu)化調度模型獲得電網(wǎng)中并聯(lián)電容器組和變壓 器分接頭日前無功調度計劃，為日內優(yōu)化修正提供電網(wǎng)中并聯(lián)電容器組和變壓器分接頭的 日前無功調度計劃；
[0023] 步驟二：日內優(yōu)化修正包括W下步驟：
[0024] 步驟2-1:利用步驟1-3獲得的日前無功調度計劃實時更新電網(wǎng)中并聯(lián)電容器組和 變壓器分接頭的調度信息；
[0025] 步驟2-2:進行電力系統(tǒng)實時潮流計算，獲取各節(jié)點的電壓值，判斷電網(wǎng)中節(jié)點電 壓是否發(fā)生越限，如果不發(fā)生，則進行步驟2-3;如果發(fā)生，則進行步驟2-6;
[0026] 步驟2-3:建立日內正常運行的優(yōu)化模型，其中，優(yōu)化目標如式(3)所示，約束條件 如式(4)所示：
[0029] 式(4)中，Qi,ev、巧r和錫：々別為電網(wǎng)中節(jié)點i電動汽車充電粧提供的無功及其 上下限范圍；
[0030] 步驟2-4:利用步驟2-3建立的日內正常運行的優(yōu)化模型獲取電動汽車充電粧日內 正常運行的實時優(yōu)化調度方案，對電動汽車充電粧的無功出力進行調節(jié)，從而實現(xiàn)對電力 系統(tǒng)日內無功調節(jié)的優(yōu)化修正，返回步驟2-2,直到實現(xiàn)當日無功源的優(yōu)化調控；
[0031] 步驟2-6:建立日內故障運行的優(yōu)化模型，其中，優(yōu)化目標如式(5)所示，約束條件 如式(6)所示：
[0032]
(5)
[0033] 式(5)中，CBi,k和CBi,k日分別為i節(jié)點并聯(lián)電容器組控制的投入數(shù)量終值k和初值ko;
[0034]
(.6)
[0035] 步驟2-7:利用步驟2-6建立的日內故障運行的優(yōu)化模型獲取日內故障運行時并聯(lián) 電容器組的無功電壓優(yōu)化控制方案，對并聯(lián)電容器組進行調度控制，返回步驟2-2,直到實 現(xiàn)當日無功源的優(yōu)化調控。
[0036] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0037] 日前優(yōu)化調度為日內優(yōu)化修正提供電網(wǎng)中并聯(lián)電容器組和變壓器分接頭的日前 無功調度計劃；日內優(yōu)化修正包括不發(fā)生電壓越限和發(fā)生電壓越限兩種運行方式，不發(fā)生 電壓越限時充分利用電動汽車充電粧的無功響應能力，對日內無功優(yōu)化進行修正，降低系 統(tǒng)的有功網(wǎng)損;發(fā)生電壓越限時提出考慮無功電壓靈敏度和時序