CN109103895B - 一种风电机组群并网全局无功优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种风电机组群并网全局无功优化方法，所述方法如下：对各风电机组及并入点进行编号；对各风电机组建立潮流模型；获取微网母线并入电网时的约束条件及各风电机组的潮流模型，依据划片规则对编号后的各风电机机组及并入点进行划片；根据划片结果制定全局无功优化策略。

Description

一种风电机组群并网全局无功优化方法
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种风电机组群并网全局无功优化方法
背景技术
随着世界能源消耗的增加，能源短缺和环境污染的问题不断突出，因此利用可再生清洁能源成为大家的共识，风能作为一种可再生、无污染、分布广的新能源，成为取代传统能源的首选能源之一；不同于传统火力发电，对于风电机组群所形成的风电场的研究尚处于初步阶段，风电机组群的并网在调度、运行、规划上都对电力网产生了一定的影响，主要表现在稳定性、无功潮流变化等；因此；在现有的电力系统中，研究风电机组的无功优化对高效利用新能源具有深远意义。
风电机组群，即局部发电区域若干风电机组的统称，表现为该机组群中具有多个分别接入同一个微网母线的风电机组，并经该微网母线最终并入当地电网；传统的风电机组无功优化还停留在风电机组本身，因此，提供针对整个风电机组群提供一种无功优化策略尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种风电机组群并网全局无功优化方法，以解决风电机组群并网时的无功优化问题。
本发明目的是通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种风电机组群并网全局无功优化方法，所述方法包括如下的步骤：
(1)对各风电机组及并入点进行编号：风电机组群包含多个并入同一微网母线的风电机组；微网母线通过母线开关并入电网母线；将各风电机组编号为1,2……N，并各风电机组并入微网母线的并入点编号为1，2……M；其中N、M分别为该风电机组群中总的风电机组个数、并入点个数；N＝M；
(2)对各风电机组建立潮流模型：根据式(1)建立各风电机组的潮流模型：
式中：ΔPmi、ΔQmi分别为第i组风电机组并入微网母线时微网功率变化率的有功分量、无功分量；ΔPTi、ΔQTi分别为第i组风电机组中变换器出力的有功功率、无功功率；J、B、D、K为系统矩阵参数；Δθmi为第i组风电机组接入的并入点电压与微网母线的相角差,ΔUTi为第i组风电机组中变换器出力电压与微网母线的电压差,Δθgi为该机组并入微网母线时机组损耗电压的相角差、ΔUgi为该机组并入微网母线时机组损耗电压；
(3)获取微网母线并入电网时的约束条件及各风电机组的潮流模型，依据划片规则对编号后的各风电机机组及并入点进行划片：所述约束条件包括：功率因素约束；
功率因素约束如下：
cosθ为地区并网要求的功率因素，
为n组风电机组并入微网时各机组功率因素的加权平均值
所述划片规则为：按照1组风电机组并入微网到N组风电机组全部并入微网时的顺序，进行遍历；即先遍历只有1组并入的所有情形，再遍历有2组并入，直至N组全部并入。
根据遍历结果进行划片；
遍历包括：
1组并入时，从M个并入点中选择任一个并入时记录所述功率因素的加权平均值；
2组并入时，从M个并入点中选择任两个并入时，记录所述功率因素的加权平均值；
依次类推……
n组并入时,从M个并入点中选择任意n个并入时，记录所述功率因素的加权平均值；
1≤n≤M；
划片包括：n组并入时，将满足功率因素约束组合归为为一片，记为片区n。
(4)根据划片结果制定全局无功优化策略。
制定全局无功优化策略包括：获取电网侧并网负荷需求，获取微网侧负荷需求；根据总需求及微网内非风电机群出力的差值为机组群分配片区,片区分配需满足：120％差值>片区总出力>110％差值；确定片区后根据求解潮流模型所获得的ΔPmi进行排序显示；从而获取满足电网无功需要的最优片区组合。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
本发明从风电机组群的角度统一出发，基于单个风电机组的潮流模型，提出了风电机组群并网时无功优化的划片思想，在面对实际应用时的负荷需求时，由于优先划片，能够及时优化出所有可行的无功策略，并能提供最优无功策略，这相对于单个风电机组的挨个无功优化具有更快速、更有效，更准确性。
附图说明
图1为本发明提供的风电机组群并网全局无功优化方法流程图
具体实施方式
下面结合具体的实例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种风电机组群并网全局无功优化方法，所述方法包括如下的步骤：
(1)对各风电机组及并入点进行编号：风电机组群包含若干个并入同一微网母线的风电机组；微网母线通过母线开关并入电网母线；将各风电机组编号为1,2……N，并各风电机组并入微网母线的并入点编号为1，2……M；其中N、M分别为该风电机组群中总的风电机组个数、并入点个数；N＝M。
(2)对各风电机组建立潮流模型：根据式(1)建立各风电机组的潮流模型：
式中：ΔPmi、ΔQmi分别为第i组风电机组并入微网母线时微网功率变化率的有功分量、无功分量；ΔPTi、ΔQTi分别为第i组风电机组中变换器出力的有功功率、无功功率；J、B、D、K为系统矩阵参数，其通常根据工程经验选取。
Δθmi为第i组风电机组接入的并入点电压与微网母线的相角差,ΔUTi为第i组风电机组中变换器出力电压与微网母线的电压差,Δθgi为该机组并入微网母线时机组损耗电压的相角差、ΔUgi为该机组并入微网母线时机组损耗电压；i小于等于N，且大于等于1。
(3)获取微网母线并入电网时的约束条件及各风电机组的潮流模型，依据划片规则对各风电机机组进行划片：所述约束条件包括：功率因素约束；
功率因素约束如下：
cosθ为地区并网要求的功率因素，
为n组风电机组并入微网时各机组功率因素的加权平均值，此处，加权平均值应当理解为数学中常规的加权平均值计算。
所述划片规则为：按照1组接入到N组全部接入时的顺序，进行遍历；根据遍历结果进行划片；
遍历包括：
1组并入时，从M个并入点中选择任一个并入时记录并入微网时风电机组功率因素的加权平均值；所述
2组并入时，从M个并入点中选择任两个并入时，记录并入微网时风电机组功率因素的加权平均值；
依次类推……
n组并入时,从M个并入点中选择任意n个并入时，记录并入微网时风电机组功率因素的加权平均值；
1≤n≤M；
划片包括：n组并入时，将满足功率因素约束的组合归为为一片，记为片区n，也即如果2组并入时，例如1，3一起并入微网时，符合约束条件，1,5一起并入微网也符合约束条件，则1,2,一组，1,5一组均定义为片区2。
(4)根据划片结果制定全局无功优化策略。
制定全局无功优化策略包括：获取电网侧并网负荷需求，获取微网侧负荷需求；根据总需求与微网内非风电机组群出力的差值为机组群分配片区,片区分配需满足：120％差值>片区总出力>110％差值；确定片区后根据求解潮流模型所获得的ΔPmi进行排序显示；从而获取满足电网无功需要的最优片区组合；此处，总需求即指微网侧负荷需求已经需要馈送到电网的出力需求的总和；将该需求减去微网中除风电机组群以外的提供出力的设备即为机组群应该提供的出力，根据这一出力的多少，选择1组并入或2组并入或更多并入；片出的出力既不能大小又不能太大，太小不能满足负荷需求，太大又会使得并网的稳定性变差，此处，110％，120％为根据工程调试的结果，这些设备至少包括储能单元，根据实际情形，也可包括光伏组件，柴油机组等，具体微网的构成应当是现有技术中已有的任意情形；排序显示可以通过电脑界面像用户展示，在获得出力需求数据时，可通过展示各种片区划分下风电机组的有功出力数据，来选择出符合电网并网需要又能适应各风电机组配置的无功优化策略；
本发明从风电机组群的角度统一出发，基于单个风电机组的潮流模型，提出了风电机组群并网时无功优化的划片思想，在面对实际应用时的负荷需求时，由于优先划片，能够及时优化出所有可行的无功策略，适应地区并网送电需要；同时针对特定的微网负荷需求，也能通过片区的多种组合展示，以供选择最佳最优无功策略，这相对于单个风电机组的挨个无功优化具有更快速、更有效，更准确性，从而提高工程应用的适用性。
另外，对于本发明中，技术术语若有不规范处，应当站在本领域技术人员的角度来考虑，本发明中风电机组并入母线应当理解为现有技术中最常规的并网方式，即风机电性连接变换器再并入电网的结构，另外，现有技术中所含有的滤波电路或者补偿电路也适用于本发明，总之，这是本领域技术人员在本领域技术人员的高度能够理解的范畴。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (1)

1.一种风电机组群并网全局无功优化方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
(1)对各风电机组及并入点进行编号：风电机组群包含多个并入同一微网母线的风电机组；微网母线通过母线开关并入电网母线；将各风电机组编号为1，2……N，将各风电机组并入微网母线的并入点编号为1，2……M；其中N、M分别为该风电机组群中总的风电机组个数、并入点个数；N＝M；
(2)对各风电机组建立潮流模型：根据式(1)建立各风电机组的潮流模型：
式中：ΔPmi、ΔQmi分别为第i组风电机组并入微网母线时微网功率变化率的有功分量、无功分量；ΔPTi、ΔQTi分别为第i组风电机组中变换器出力的有功功率、无功功率；J、B、D、K为系统矩阵参数；Δθmi为第i组风电机组接入的并入点电压与微网母线的相角差，ΔUTi为第i组风电机组中变换器出力电压与微网母线的电压差，Δθgi为该机组并入微网母线时机组损耗电压的相角差、ΔUgi为该机组并入微网母线时机组损耗电压；
(3)获取微网母线并入电网时的约束条件及各风电机组的潮流模型，依据划片规则对各风电机机组进行划片：所述约束条件包括：功率因素约束；
功率因素约束如下：
cosθ为地区并网要求的功率因素，为n组风电机组并入微网时各机组功率因素的加权平均值
所述划片规则为：按照1组接入到N组全部接入时的顺序，进行遍历；根据遍历结果进行划片；
遍历包括：
1组并入时，从M个并入点中选择任一个并入时记录所述功率因素的加权平均值；2组并入时，从M个并入点中选择任两个并入时，记录所述功率因素的加权平均值；
依次类推……
n组并入时，从M个并入点中选择任意n个并入时，记录所述功率因素的加权平均值；
1≤n≤M；
划片包括：n组并入时，将满足功率因素约束的组合归为为一片，记为片区n；
(4)根据划片结果制定全局无功优化策略；
制定全局无功优化策略包括：获取电网侧并网负荷需求，获取微网侧负荷需求；根据总需求与微网内非风电机组群出力的差值为机组群分配片区，根据所述差值，选择1组并入或2组并入或更多组并入；片区分配需满足：120％差值＞片区总出力＞110％差值；确定片区后根据求解潮流模型所获得的ΔPmi进行排序显示；从而获取满足电网无功需要的最优片区组合。
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