CN103825305B - 一种考虑风电场n-1故障电压约束的风电基地出力分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种考虑风电场N‑1故障电压约束的风电基地出力分配方法，包括以下步骤：建立风电基地满出力运行方式，并以该方式为基础方式；仿真计算第j个风电场N‑1故障退出引起的第i条母线的电压波动ΔVij，初始j=1，i=1；判断第j个风电场N‑1故障后第i条母线的电压Vij是否越限；若是则确定基础方式中对电压波动最灵敏的风电场，并采取降低该风电场出力的控制措施；如否则完成风电基地内任意风电场N‑1退出对任意母线电压越限影响判别的遍历。本发明提供的分配方法通过灵敏度计算寻找对风电场N‑1故障退出影响最大的风电场，可以给出满足风电场N‑1故障电压约束的风电基地最大风电出力分配方式，在满足电网运行安全约束的同时提高了风电接纳能力。

Description

一种考虑风电场N-1故障电压约束的风电基地出力分配方法

技术领域

本发明涉及一种分配方法，具体讲涉及一种考虑风电场N-1故障电压约束的风电基地出力分配方法。

背景技术

大力发展可再生新能源是我国面临能源紧张与环境恶化双重压力的必然选择。受限于自然资源与负荷分布，我国新能源发展主要采取大规模集中开发、高电压等级远距离送电的方式，随着风电、光伏装机总量的持续快速增长，经济调度与稳定运行问题日益突出，成为限制新能源发展的瓶颈因素。

风电基地内有功出力水平对电压特性有着决定性的影响，以图1所示的简单电力系统进行分析。图1中，送端电压为受端电压为δ为相角差，P为线路传输有功功率，Q为无功功率，ΔQ为传输线损耗无功功率，R为传输线路电阻，jX为电抗，通常来说有X＞＞R：

$P=\frac{V_1{V}_2}{X}\sin \mathrm{\δ}---\left(1\right)$

有：

$\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{d\δ}}=\frac{V_1{V}_2}{X}\cos \mathrm{\δ}---\left(2\right)$

$\frac{d^{2}P}{d{\mathrm{\δ}}^2}=-\frac{V_1{V}_2}{X}\sin \mathrm{\δ}---\left(3\right)$

显然，对于有即传输有功功率P越大，δ越大；且在传输有功功率较大的情况下，相同的有功变化量造成的功角变化量要大于轻潮流方式。

线路损耗无功功率为：

$\mathrm{\ΔQ}=\frac{{V_1}^2}{X}+\frac{{V_2}^2}{X}-2\frac{V_1{V}_2}{X}\cos \mathrm{\δ}---\left(4\right)$

有：

$\frac{\mathrm{d\ΔQ}}{\mathrm{d\δ}}=2\frac{V_1{V}_2}{X}\sin \mathrm{\δ}>0---\left(5\right)$

$\frac{d^2\mathrm{\ΔQ}}{d{\mathrm{\δ}}^2}=2\frac{V_1{V}_2}{X}\cos \mathrm{\δ}>0---\left(6\right)$

同样对于有但即δ越大，线路损耗无功功越大；重潮流方式下，相同的功角变化量造成的线路无功损耗变化要大于轻潮流方式。

综合以上分析可以看出，线路处于重潮流方式，δ较大；相同的有功功率变化值造成的功角变化在重潮流方式造成的δ较大，而相同的δ变化量造成的无功功率变化也较大；简言之，重潮流方式相同的有功功率变化造成的线路无功损耗变化要远大于轻潮流方式，相应的，造成的电压波动幅值也越大。

由以上推导可以看出，风电基地有功出力水平对N-1故障后的电压稳定特性有着决定性的影响。现有的风电出力分配方法通常通过平均降低每个风电场的出力来满足该约束，未充分发挥系统风电接纳能力。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种考虑风电场N-1故障电压约束的风电基地出力分配方法，通过灵敏度计算寻找对风电场N-1故障退出影响最大的风电场，可以给出满足风电场N-1故障电压约束的风电基地最大风电出力分配方式，在满足电网运行安全约束的同时提高了风电接纳能力。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种考虑风电场N-1故障电压约束的风电基地出力分配方法，所述分配方法包括以下步骤：

步骤1：建立风电基地满出力运行方式，并以该方式为基础方式；

步骤2：在基础方式中仿真计算第j个风电场N-1故障退出引起的第i条母线的电压波动ΔV_ij，初始j=1，i=1；

步骤3：判断第j个风电场N-1故障后第i条母线的电压V_ij是否越限，若是转入步骤4，否则转入步骤5；

步骤4：确定基础方式中对电压波动最灵敏的风电场，并采取降低该风电场出力的控制措施；

步骤5：完成风电基地内任意风电场N-1退出对任意母线电压越限影响判别的遍历。

所述步骤1中，将风电基地内所有装机均设置为满出力方式，调整主网机组出力以保持出力平衡，根据运行规定投入无功补偿，确定风电基地满出力运行方式，并以该方式为基础方式。

所述步骤3中，根据《电力系统安全运行计算导则》，判断第j个风电场N-1故障后第i条母线的电压V_ij是否越限，且有V_ij＝V_i0+ΔV_ij，V_i0为第j个风电场N-1故障前第i条母线的电压。

所述步骤4包括以下步骤：

步骤4-1：在基础方式中降低第l个风电场出力1MW，l∈(1,n)，n为该风电基地包含的风电场数，形成n个仿真方式；

步骤4-2：仿真计算第l个风电场出力降低1MW对应的第l个方式中第j个风电场N-1故障退出引起的第i条母线的电压波动ΔV_ijl；

步骤4-3：确定|ΔV_ij-ΔV_ijl|取最大值时的在基础方式中降低第l个风电场出力p_l*a%，p_l为满出力方式第l个风电场的有功出力，a为风电基地出力计划精确度，以该方式为新的基础方式，之后返回步骤2。

所述步骤5包括以下步骤：

步骤5-1：判断是否满足j＝n，若是则进入步骤5-2，否则进入步骤5-3；

步骤5-2：判断是否满足i＝m，m为风电基地母线条数，若否则进入步骤5-4，否则结束；

步骤5-3：执行j＝j+1之后，返回步骤2；

步骤5-4：执行i＝i+1之后，返回步骤2。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的考虑风电场N-1故障电压约束的风电基地出力分配方法，通过灵敏度计算寻找对风电场N-1退出影响最大的风电场，通过降低该风电场出力保证任意风电场N-1退出后母线电压不越限，避免了平均降出力导致的风电接纳能力未能充分利用的问题，可以给出满足风电场N-1故障电压约束的风电基地最大风电出力分配方式，在满足电网运行安全约束的同时提高了风电接纳能力。

附图说明

图1是简单电力系统示意图；

图2是考虑风电场N-1故障电压约束的风电基地出力分配方法流程图；

图3是本发明实施例中风电基地结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图2，本发明提供一种考虑风电场N-1故障电压约束的风电基地出力分配方法，所述分配方法包括以下步骤：

步骤1：建立风电基地满出力运行方式，并以该方式为基础方式；

步骤2：在基础方式中仿真计算第j（j∈(1,n)）个风电场N-1故障退出引起的第i条母线的电压波动ΔV_ij，初始j=1，i=1；

步骤3：判断第j个风电场N-1故障后第i条母线的电压V_ij是否越限，若是转入步骤4，否则转入步骤5；

步骤4：确定基础方式中对电压波动最灵敏的风电场，并采取降低该风电场出力的控制措施；

步骤5：完成风电基地内任意风电场N-1退出对任意母线电压越限影响判别的遍历。

所述步骤1中，将风电基地内所有装机均设置为满出力方式，调整主网机组出力以保持出力平衡，根据运行规定投入无功补偿，确定风电基地满出力运行方式，并以该方式为基础方式。

所述步骤3中，根据《电力系统安全运行计算导则》，判断第j个风电场N-1故障后第i条母线的电压V_ij是否越限，且有V_ij＝V_i0+ΔV_ij，V_i0为第j个风电场N-1故障前第i条母线的电压。

所述步骤4包括以下步骤：

步骤4-1：在基础方式中降低第l个风电场出力1MW，l∈(1,n)，n为该风电基地包含的风电场数，形成n个仿真方式；

步骤4-2：仿真计算第l个风电场出力降低1MW对应的第l个方式中第j个风电场N-1故障退出引起的第i条母线的电压波动ΔV_ijl；

步骤4-3：确定|ΔV_ij-ΔV_ijl|取最大值时的在基础方式中降低第l个风电场出力p_l*a%，p_l为满出力方式第l个风电场的有功出力，a为风电基地出力计划精确度，以该方式为新的基础方式，之后返回步骤2。

所述步骤5包括以下步骤：

步骤5-1：判断是否满足j＝n，若是则进入步骤5-2，否则进入步骤5-3；

步骤5-2：判断是否满足i＝m，m为风电基地母线条数，若否则进入步骤5-4，否则结束；

步骤5-3：执行j＝j+1之后，返回步骤2；

步骤5-4：执行i＝i+1之后，返回步骤2。

通过以下实施例对一种考虑风电场N-1故障电压约束的风电基地出力分配方法作进一步说明。

(1).某风电基地，结构如图3所示，包含1、2、3、4、5五个风电场，汇集至汇集站6，之后送入主网，各站均配有无功补偿装置，即本方法中n=5，m=6。初始安排各风电场满出力方式。

(2).依次仿真计算第j个风电场N-1故障退出引起的i站母线电压波动，发现V₅₅越限。

(3).依次降低每个风电场出力1MW，形成5个新的仿真方式。

(4).每个方式中计算在第5风电场N-1故障退出，引起第5母线电压波动ΔV_55l，l∈(1,5)。

(5).经计算确定，l=5，|ΔV₅₅-ΔV_55l|取最大，即风电场5对于电压波动灵敏度最大。

(6).根据风电基地出力安排精确度，降低风电场5出力5%。

(7).重新仿真计算在仿真计算第j个风电场故障退出引起的第i个母线的电压波动，故障后母线电压均不越限。

(8).满足风电场N-1退出电压约束的该风电基地最大接纳能力即为风电场1～4满出力，风电场5出力为95%。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种考虑风电场N‐1故障电压约束的风电基地出力分配方法，其特征在于：所述分配方法包括以下步骤：

步骤1：建立风电基地满出力运行方式，并以该方式为基础方式；

步骤2：在基础方式中仿真计算第j个风电场N‐1故障退出引起的第i条母线的电压波动ΔV_ij，初始j＝1，i＝1；

步骤3：判断第j个风电场N‐1故障后第i条母线的电压V_ij是否越限，若是转入步骤4，否则转入步骤5；

步骤4：确定基础方式中对电压波动最灵敏的风电场，并采取降低该风电场出力的控制措施；

步骤5：完成风电基地内任意风电场N‐1退出对任意母线电压越限影响判别的遍历；

所述步骤4包括以下步骤：

步骤4‐1：在基础方式中降低第l个风电场出力1MW，l∈(1,n)，n为该风电基地包含的风电场数，形成n个仿真方式；

步骤4‐2：仿真计算第l个风电场出力降低1MW对应的第l个方式中第j个风电场N‐1故障退出引起的第i条母线的电压波动ΔV_ijl；

步骤4‐3：确定|ΔV_ij-ΔV_ijl|取最大值时的在基础方式中降低第l个风电场出力的p_l*a％，p_l为满出力方式第l个风电场的有功出力，a为风电基地出力计划精确度，以该方式为新的基础方式，之后返回步骤2；

所述步骤5包括以下步骤：

步骤5‐1：判断是否满足j＝n，若是则进入步骤5‐2，否则进入步骤5‐3；

步骤5‐2：判断是否满足i＝m，m为风电基地母线条数，若否则进入步骤5‐4，否则结束；

步骤5‐3：执行j＝j+1之后，返回步骤2；

步骤5‐4：执行i＝i+1之后，返回步骤2。

2.根据权利要求1所述的考虑风电场N‐1故障电压约束的风电基地出力分配方法，其特征在于：所述步骤1中，将风电基地内所有装机均设置为满出力方式，调整主网机组出力以保持出力平衡，根据运行规定投入无功补偿，确定风电基地满出力运行方式，并以该方式为基础方式。

3.根据权利要求1所述的考虑风电场N‐1故障电压约束的风电基地出力分配方法，其特征在于：所述步骤3中，根据《电力系统安全运行计算导则》，判断第j个风电场N‐1故障后第i条母线的电压V_ij是否越限，且有V_ij＝V_i0+ΔV_ij，V_i0为第j个风电场N‐1故障前第i条母线的电压。