CN110492490B - 计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法 - Google Patents

计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，涉及电力系统新能源无功功率协调控制技术领域，包括：基于风速波动性的无功功率预测层；考虑多时间尺度的无功功率整定层；无功功率分配层，无功功率分配层又分为三种分配方法，即不同节点之间无功功率分配方法，同一节点不同风电机组之间无功功率分配方法，风电机组内部的无功功率分配方法；对传统的配电网无功功率控制技术进行修正得到计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法。考虑分散式风电的接入特点，通过无功功率预测层，无功功率整定层，无功功率分配层，进而实现计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法。

Description

计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法
技术领域
本发明涉及电力系统新能源无功功率协调控制技术领域，尤其是涉及计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法。
背景技术
近年来，风电作为最具有商业前景的清洁能源十分受重视。风力发电发展非常迅速，但给所接入的电力系统带来了很多问题。我国出台相关的政策来促进分散式风电大力发展。分散式风电是指将各DFIG以分散而非集中的形式通过多个节点并入配电网。风速的随机特性和波动特性会使配电网的电压和潮流随风速频繁发生变化，影响了其所接入的配电网的正常运行。所以研究分散式风电接入配电网的无功控制方法，在某种程度上可以帮助解决问题。而大规模风电场以集中的方式接入配电网，这会使风力发电的功率传输发生问题，也会导致配电网发生不安全，不稳定的运行情况。因此，可以使风电机组就地接入配电网，所以关于分散式风电的相关研究受到广泛的关注。最近几年，我国对于分散式风电的主要研究集中于对于风电并网政策的制定与实施。
风电场通常接入弱电网的末端，有功出力与风速相关，随风速改变而发生改变，而有功出力与传输用的电缆和输变电设备所消耗的无功功率相关，所以会导致风电场接入的配电网潮流和电压发生波动。风电机组接入配电网后将使配电网的潮流发生改变，对配电网络的网损、电压稳定等方面造成影响。因此，需要计算存在分散式风电机组的配电网的潮流，确定无功补偿方法和配电网相应的电压调节方案，对分散式风电机组安全稳定的运行与可靠接入配电网具有一定的必要性。风电场的无功功率优化是一个多约束，多状态，多变量的非线性优化问题。解决该问题的传统方法包括参数二次规划法、梯度算法、内点法等。这些传统方法具有数据稳定和收敛可靠等特点，但对离散变量的处理存在问题，容易得到局部最优解而非全局最优解。分布式电源应用越来越广泛，输电网和配电网的电压与无功的关系更加紧密，传统输、配电网络的无功优化孤立运行的方式已不适用于有分布式电源接入的配电网。传统的无功功率优化旨在通过控制无功功率补偿器和变压器的分接头变比来达到总传输损耗最小的目标，同时需要满足物理约束和操作约束，例如电压幅度和支路电流在其合理范围内，不可以超过其限度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，考虑分散式风电的接入特点，通过无功功率预测层，无功功率整定层，无功功率分配层，进而实现计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法。
一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，包括：
预测各风电机组的功率；
计算各风电机组可调无功极限值；
读取预测数据及配电网电气数据，计算所有风电机组无功总和；
选取全网电压最低点作为控制点计算全网无功补偿量；
将所述风电机组无功总和与所述全网无功补偿量进行比较，制定多时间尺度无功整定方法；
运用三种分配方法进行无功功率的分配。
进一步，在预测各风电机组的功率时，根据双馈式风电机组的数学模型以及根据风机空气动力学原理得到风机有功出力，并在预测风电机组所发出的无功功率时风电机组以恒功率因数并网。
进一步，所述各风电机组可调的无功极限值由定子侧无功功率极限与网侧换流器的无功功率极限两部分组成；计算所述定子侧无功功率极限时考虑DFIG换流器容量限制以及定子绕组极限限制；计算所述网侧换流器无功功率极限时假设网侧的换流器的容量与转子侧的换流器的容量相等，且忽略开关的损耗与线损。
进一步，所述所有风电机组无功总和为配电网中所有的分散式的风电机组的预测的无功功率与无功功率极限之和。
进一步，所述全网无功补偿量由全网电压最低点的实际电压与参考电压之间的偏差量通过PI调节器整定得到。
进一步，对于存在无功功率补偿设备的配电网的无功功率的整定，需要无功补偿装置D-STATCOM与DFIG所发出的无功功率进行协调配合，其所遵循的配合的原则是以DFIG所发出的无功功率优先进行调度。
进一步，全网无功功率的需求值比接入配电网的风电机组无功功率的最大值总和大时，不足的部分将由DSTATCOM发出无功功率进行补偿，此时各个风电机组以他们自身最大的无功功率来进行无功功率的补偿；全网无功功率的需求值比接入配电网的风电机组无功功率的最大值总和小时，全部风电机组所发出的无功功率即可满足配电网无功功率补偿的需求，进而对各台风电机组进行无功功率的分配。
进一步，所述多时间尺度无功整定方法分为三个时间尺度，第一时间尺度：D-STATCOM无功补偿为毫秒级，第二时间尺度：基于风电机组功率预测制定的无功控制方法为分钟级，第三时间尺度：电容器组投切计划为1～2个月。
进一步，所述三种分配方法包括，不同节点之间无功功率采用电压-无功灵敏度关系进行分配；同一节点不同机组之间无功功率按无功裕度比例分配；风电机组内部无功功率应按照优先让转子侧变流器控制的定子侧发出无功功率为分配原则。
进一步，在不同节点之间无功功率采用电压-无功灵敏度关系进行分配时，若某节点总的无功裕量小于其无功指令值，则以该节点的最大的无功功率来进行无功补偿，而其它的节点仍然按电压-无功灵敏度来进行无功功率指令值的分配。
本发明提供的计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，考虑分散式风电的接入特点，通过无功功率预测层，无功功率整定层，无功功率分配层，进而实现计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法流程图；
图2为本发明提供的DFIG稳态时的等效电路图；
图3为本发明提供的多时间尺度的无功整定方法示意图；
图4为本发明提供的分散式风电由多个节点接入到配电网的结构图；
图5为本发明实例提供的IEEE-14节点辐射型配电网模型图；
图6为本发明实例提供的节点3与节点7在未使用无功控制策略时的联合CDF图；
图7为本发明实例提供的节点3与节点7在使用无功控制策略时的联合CDF图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，随着分散式风电在配电网中渗透率的提高，由于配电网自身网架结构相对薄弱，分散式风电的接入也面临新的挑战。其中，风速的随机性和波动性使得风电机组有功出力频繁发生变化，从而引起电压波动和闪变等电能质量问题。为提高分散式风电并网后配电网运行的经济性，安全性和可靠性以及配电网对风电的吸纳能力，研究分散式风电接入配电网如何进行优化配置及其在并网后对配电网的优化运行与管理具有重要的现实意义和理论意义。
基于此，本发明提供的计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，考虑分散式风电的接入特点，通过无功功率预测层，无功功率整定层，无功功率分配层，进而实现计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明所公开的一种计及风速的分散式风电三层结构并网调控方法进行详细介绍：
图1为本发明提供的计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法流程图。
参照图1，计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法包括以下步骤：
步骤S110，预测各风电机组功率并计算可调无功极限值；
步骤S120，读取预测数据，即风电机组所发出的无功功率及配电网电气数据计算所有风电机组无功总和，并与选取全网电压最低点所得到的无功补偿量比较，制定多时间尺度无功功率整定方法；
步骤S130，运用三种分配方法进行无功功率的分配。
具体地，分散式风电的接入点和接入方式较为灵活，若采用传统的配电网无功补偿方法，会使得我们忽略了风电的不确定性和波动性，本申请充分考虑分散式风电的接入特点，通过无功功率预测层，无功功率整定层，无功功率分配层，进而实现计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法。
其中，计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法中，首先，步骤S110可用以下步骤实现，包括：
步骤S210，预测各风电机组的功率；
步骤S220，计算各风电机组可调无功极限值；
具体地，步骤S210由如下方式实现，根据风机的空气动力学可以得到如下式子：
Figure BDA0002201547940000061
其中，D-叶轮直径，Ω-风轮转速，v-风速，λ-叶尖速比，而风轮的转速与发电机的转速标幺值之间的关系为：
Figure BDA0002201547940000062
其中，f-额定频率，p-极对数，k-齿轮箱传动链变比。
由于风力发电机组输出的机械功率为：
Figure BDA0002201547940000063
其中，ρ为空气密度；S为风力机的叶片迎风扫过的面积；Cp为风能利用系数，其数学表达式如式(4)所示
Figure BDA0002201547940000064
其中，β为0°时所捕获得到的风电机组功率最大，所以本文将β设为0°，将式(1)，(2)代入式(4)得
Figure BDA0002201547940000065
将式(5)代入式(3)得到风电机组出力
Figure BDA0002201547940000071
在风电机组无功功率预测层中，预测风电机组所发出的无功功率时假设风电机组以恒功率因数并网，此时无功功率的求解方法如下式所示：
Figure BDA0002201547940000072
步骤S220由如下方式实现。当DFIG接到电网时，DFIG稳态时的等效电路图如图2所示。其中，xm是励磁电抗，xs为定子漏电抗，xr为转子漏电抗，rs为定子电阻，rm为励磁电阻，rr为转子电阻。
考虑转子侧换流器容量的限制，转子侧的最大电流值为：
Figure BDA0002201547940000073
考虑定子绕组极限的限制，且此时假设xm＝x1，转子侧的最大电流值为：
Figure BDA0002201547940000074
其中，P1是定子输出功率，P2是转子输出功率，smax是定子输出最大有功功率P1，max时的转差率，U1是定子侧的电压，x1是定子电抗。
将式(8)与式(9)进行对比可知，对于考虑转子侧换流器容量限制的转子电流最大值小于考虑定子绕组极限的转子电流最大值，因而在确定DFIG的无功极限时，应以考虑转子侧换流器容量限制的转子电流最大值为约束进行DFIG的定子侧无功功率极限的计算。
因此，在对于给定有功功率P1的情况下
Q1,min≤Q1≤Q1,max                  (10)
式中
Figure BDA0002201547940000081
假设网侧换流器的容量与转子侧换流器的容量相等，且忽略开关损耗与线损，假设网侧换流器所设计的最大容量为Sg，则由下式(11)进行计算
Figure BDA0002201547940000082
其中式中
Figure BDA0002201547940000083
因此在考虑网侧换流器的无功功率的输出范围时，双馈式的风电机组的无功极限为：
Figure BDA0002201547940000084
根据上式对DFIG的无功功率极限进行评估。
进一步的，步骤S120可用以下步骤实现，包括：
步骤S310，读取预测数据及配电网电气数据计算所有风电机组无功总和；
步骤S320，选取全网电压最低点作为控制点计算全网无功补偿量；
步骤S330，将风电机组无功总和与全网无功补偿量进行比较，制定多时间尺度无功整定方法；
具体地，步骤S310由如下方式实现，根据式(7)和式(11)计算配电网中所有的分散式风电机组预测的无功功率和无功功率极限值进行加和。
步骤S320由如下方式实现，其中配电网的全部的无功功率需求值算法，由全网电压最低点的实际电压与参考电压之间的偏差量通过PI调节器整定得到。
Figure BDA0002201547940000091
其中，ΔU-电压偏差，Qref-无功功率指令值，Kp-PI控制器比例系数，Ti-PI控制器积分时间常数。
步骤S330由如下方式实现，其中针对存在无功功率补偿设备的配电网的无功功率的整定，需要通过无功功率补偿装置与DFIG所发出的无功功率进行协调配合，其所遵循的配合的原则为以DFIG可发出的无功功率优先进行调度，无功整定方法如下。
(1)全网无功功率的需求值比接入配电网的风电机组无功功率的最大值总和大时，不足的部分将由D-STATCOM发出无功功率进行补偿，此时各个风电机组以他们自身最大的无功功率来进行无功功率的补偿。
(2)全网无功功率的需求值比接入配电网的风电机组无功功率的最大值总和小时，此时可以认为仅仅凭借全部风电机组所发出的无功功率就可以满足配电网无功功率补偿的需求，进而对各台风电机组进行无功功率的分配。
多时间尺度的无功整定方法示意图如图3所示。
多时间尺度无功整定方法分为三个时间尺度，第一时间尺度：D-STATCOM无功补偿为毫秒级；第二时间尺度：基于风电机组功率预测制定的无功控制方法为分钟级；第三时间尺度：电容器组投切计划为1～2个月。
进一步的，步骤S130可用以下步骤实现，无功功率分配层分为三种分配方法，即不同节点之间无功功率的分配，同一节点不同风电机组之间的无功功率的分配，风电机组内部的无功功率的分配，包括：
(1)不同节点之间采用电压-无功灵敏度关系来分配无功功率
由于分散式风电由多个节点接入到配电网中，其结构图如图4所示，本文设置节点j(j＝1,2,3,4…,N)处DFIG的出力为PWj+QWj，此时节点i与节点i-1之间的电压的损耗如下式(14)所示
Figure BDA0002201547940000101
则此时节点i的电压可以表示如下式(15)所示
Figure BDA0002201547940000102
本文规定节点电压Ui(i＝1,2,3,…,N)对Qwj的电压-无功灵敏度为Kij，其计算式如式(16)所示
Figure BDA0002201547940000103
根据式(15)与式(16)得到节点j所输出的无功功率对于节点i电压的灵敏度如式(17)所示。可以得到Kij的大小与分散式风电机组接入的地理位置和配电网的某些参数相关。
Figure BDA0002201547940000104
考虑到在正常运行的情况下各个节点的电压波动很小，所以可认为各个节点的电压均取标幺值1，将式(17)简化成下式(18)
Figure BDA0002201547940000105
按照灵敏度的物理意义可知，对其中某一节点的电压进行调节控制时，最先应采纳对该节点电压灵敏度最高的相关节点接入的DFIG输出无功功率的能力。因此不同节点之间可以按电压-无功的灵敏度来分配无功功率，这样就可以求得节点j所接入的全部DFIG的总的无功指令值是
Figure BDA0002201547940000111
另外，需要对所需调节的节点接入的所有风电机组的无功极限进行校验，需要修正无功裕度不足的节点的无功指令值。若某节点总的无功裕量小于其无功指令值，则以该节点的最大的无功功率来进行无功补偿，而其它的节点仍然按电压-无功灵敏度来进行无功功率指令值的分配。
(2)同一节点不同机组之间采用按无功裕度比例分配无功功率
根据式(7)各台风机的无功出力Qew，(w＝1,2,3...表示各台风电机组的编号)，并根据式(10)计算各台机组无功极限Qw.max。
计算各风电机组的无功功率裕度
Figure BDA0002201547940000112
则各风电机组的无功指令值为
Figure BDA0002201547940000113
(3)风电机组内部无功分配方法
为使变流器中的传输功率最小，应首先让转子侧变流器控制的定子侧发出无功功率。
当Qew.ref＜Qgi.max时，全部的无功功率由定子侧提供；
当Qew.ref＞Qgi.max时，按式(22)确定各侧无功功率的参考值
Figure BDA0002201547940000121
其中，Qgi.max、igconi-ref、Us分别为定子侧的无功功率极限值、转子侧无功功率的电流参考值、网侧电压。
下面以具体的示例进行说明。
例如，在MATLAB仿真环境中建立如图5所示的IEEE-14节点辐射型配电网模型，该IEEE-14节点配电网络中的各电气参数如表1(包括表1-1,表1-2和表1-3)所示。
表1 IEEE-14节点的电气参数
表1-1支路参数
Figure BDA0002201547940000122
Figure BDA0002201547940000131
表1-2变压器参数
Figure BDA0002201547940000132
表1-2无功极限值参数
Figure BDA0002201547940000133
Figure BDA0002201547940000141
表1-3发电机参数
Figure BDA0002201547940000142
将节点2、3、6、8所接的发电机去掉，并只保留平衡节点1的发电机，其余各节点均设为PQ节点。节点3、6分别接入2，1台双馈式风电机组，其风电机组的数据如表2所示。具体风速数据如表3所示。
表2节点3风力机组性能参数
Figure BDA0002201547940000151
表2节点6风力机组性能参数
Figure BDA0002201547940000152
表3风速数据
Figure BDA0002201547940000153
Figure BDA0002201547940000161
考虑分散式风电机组接入配电网，并考虑风速具有随机和波动特性，一天之内每一个小时获得一组风速数据，每天获得24组风速数据，可以得到标准IEEE-14节点的各节点的电压如下表4所示。
表4接入分散式风电机组的标准IEEE-14节点的各节点电压
节点1 节点2 节点3 节点4 节点5 节点6 节点7 节点8 节点9 节点10 节点11 节点12 节点13 节点14
1h 1.0600 1.0460 1.0134 1.0193 1.0208 1.0757 1.0637 1.0945 1.0581 1.0528 1.0579 1.0553 1.0507 1.0369
2h 1.0600 1.0455 1.0146 1.0190 1.0206 1.0798 1.0634 1.0958 1.0577 1.0525 1.0577 1.0553 1.0507 1.0367
3h 1.0600 1.0475 1.0158 1.0192 1.0207 1.0746 1.0636 1.0937 1.0579 1.0527 1.0578 1.0553 1.0507 1.0368
4h 1.0600 1.0459 1.0139 1.0190 1.0206 1.0758 1.0633 1.0989 1.0576 1.0524 1.0577 1.0553 1.0507 1.0366
5h 1.0600 1.0461 1.0129 1.0189 1.0206 1.0729 1.0633 1.0937 1.0576 1.0524 1.0577 1.0553 1.0507 1.0366
6h 1.0600 1.0453 1.0146 1.0193 1.0208 1.0758 1.0638 1.0958 1.0581 1.0528 1.0579 1.0553 1.0507 1.0369
7h 1.0600 1.0452 1.0234 1.0191 1.0206 1.0759 1.0634 1.0974 1.0578 1.0525 1.0577 1.0553 1.0507 1.0367
8h 1.0600 1.0462 1.0178 1.0188 1.0204 1.0742 1.0630 1.0954 1.0574 1.0522 1.0576 1.0554 1.0506 1.0365
9h 1.0600 1.0451 1.0177 1.0190 1.0206 1.0795 1.0633 1.0968 1.0576 1.0524 1.0577 1.0553 1.0507 1.0366
10h 1.0600 1.0469 1.0198 1.0190 1.0206 1.0732 1.0633 1.0939 1.0577 1.0525 1.0577 1.0553 1.0507 1.0367
11h 1.0600 1.0452 1.0188 1.0189 1.0205 1.0831 1.0632 1.0979 1.0575 1.0523 1.0576 1.0553 1.0506 1.0366
12h 1.0600 1.0461 1.0126 1.0188 1.0204 1.0802 1.0630 1.0932 1.0574 1.0522 1.0576 1.0553 1.0506 1.0365
13h 1.0600 1.0457 1.0137 1.0186 1.0203 1.0783 1.0628 1.0942 1.0572 1.0520 1.0575 1.0553 1.0506 1.0363
14h 1.0600 1.0467 1.0148 1.0189 1.0205 1.0719 1.0632 1.0968 1.0575 1.0523 1.0576 1.0553 1.0507 1.0366
15h 1.0600 1.0455 1.0153 1.0188 1.0204 1.0722 1.0631 1.0973 1.0574 1.0522 1.0576 1.0553 1.0506 1.0365
16h 1.0600 1.0463 1.0174 1.0187 1.0203 1.0739 1.0629 1.0958 1.0572 1.0521 1.0575 1.0554 1.0506 1.0364
17h 1.0600 1.0459 1.0209 1.0187 1.0204 1.0726 1.0630 1.0968 1.0573 1.0522 1.0575 1.0553 1.0506 1.0364
18h 1.0600 1.0454 1.0199 1.0187 1.0204 1.0732 1.0630 1.1050 1.0573 1.0522 1.0576 1.0553 1.0506 1.0365
19h 1.0600 1.0469 1.0143 1.0189 1.0205 1.0755 1.0632 1.1030 1.0576 1.0524 1.0577 1.0553 1.0507 1.0366
20h 1.0600 1.0463 1.0139 1.0192 1.0207 1.0738 1.0635 1.0947 1.0579 1.0526 1.0578 1.0553 1.0507 1.0368
21h 1.0600 1.0457 1.0148 1.0193 1.0208 1.0743 1.0637 1.0968 1.0581 1.0528 1.0579 1.0553 1.0507 1.0369
22h 1.0600 1.0468 1.0179 1.0191 1.0207 1.0806 1.0635 1.0973 1.0578 1.0526 1.0578 1.0553 1.0507 1.0368
23h 1.0600 1.0456 1.0138 1.0189 1.0205 1.0783 1.0632 1.0964 1.0576 1.0524 1.0577 1.0553 1.0507 1.0366
24h 1.0600 1.0458 1.0147 1.0189 1.0205 1.0737 1.0632 1.0974 1.0575 1.0523 1.0576 1.0553 1.0506 1.0366
平均值 10600 10460 10161 10190 10206 10758 10633 10966 10576 10524 10577 10553 10507 10366
考虑分散式风电机组接入配电网，并考虑风速具有随机和波动特性，一天之内每一个小时获得一组风速数据，每天获得24组风速数据，运用所述无功控制方法并运用于接入分散式风电机组的IEEE-14节点的各个节点的电压如表5所示。
表5运用无功控制方法的接入分散式风电机组的标准IEEE-14节点的各节点的电压
节点1 节点2 节点3 节点4 节点5 节点6 节点7 节点8 节点9 节点10 节点11 节点12 节点13 节点14
1h 1.0600 1.0472 1.0147 1.0209 1.0221 1.0772 1.0659 1.0968 1.0601 1.0545 1.0588 1.0554 1.0511 1.0383
2h 1.0600 1.0469 1.0157 1.0204 1.0217 1.0812 1.0652 1.0972 1.0595 1.0540 1.0585 1.0554 1.0510 1.0379
3h 1.0600 1.0489 1.0167 1.0206 1.0219 1.0758 1.0655 1.0952 1.0598 1.0543 1.0587 1.0554 1.0510 1.0381
4h 1.0600 1.0475 1.0153 1.0202 1.0216 1.0775 1.0650 1.0994 1.0593 1.0538 1.0585 1.0554 1.0509 1.0377
5h 1.0600 1.0478 1.0147 1.0202 1.0216 1.0748 1.0649 1.0957 1.0592 1.0538 1.0584 1.0554 1.0509 1.0377
6h 1.0600 1.0469 1.0169 1.0209 1.0221 1.0771 1.0659 1.0975 1.0602 1.0546 1.0589 1.0554 1.0511 1.0383
7h 1.0600 1.0472 1.0248 1.0204 1.0217 1.0764 1.0653 1.0982 1.0595 1.0541 1.0586 1.0554 1.0510 1.0379
8h 1.0600 1.0479 1.0193 1.0199 1.0213 1.0773 1.0645 1.0961 1.0588 1.0534 1.0582 1.0554 1.0509 1.0374
9h 1.0600 1.0468 1.0182 1.0202 1.0216 1.0814 1.0650 1.0981 1.0593 1.0538 1.0585 1.0554 1.0509 1.0377
10h 1.0600 1.0477 1.0203 1.0203 1.0216 1.0759 1.0651 1.0952 1.0594 1.0539 1.0585 1.0554 1.0510 1.0378
11h 1.0600 1.0465 1.0191 1.0200 1.0214 1.0843 1.0648 1.0991 1.0590 1.0536 1.0583 1.0554 1.0509 1.0376
12h 1.0600 1.0483 1.0139 1.0198 1.0213 1.0820 1.0645 1.0949 1.0588 1.0534 1.0582 1.0554 1.0509 1.0374
13h 1.0600 1.0472 1.0149 1.0195 1.0210 1.0784 1.0641 1.0964 1.0584 1.0531 1.0580 1.0553 1.0508 1.0371
14h 1.0600 1.0483 1.0156 1.0201 1.0215 1.0737 1.0648 1.0973 1.0591 1.0537 1.0584 1.0554 1.0509 1.0376
15h 1.0600 1.0468 1.0169 1.0199 1.0213 1.0742 1.0646 1.0985 1.0588 1.0535 1.0582 1.0554 1.0509 1.0374
16h 1.0600 1.0472 1.0189 1.0197 1.0211 1.0758 1.0642 1.0969 1.0585 1.0532 1.0581 1.0553 1.0508 1.0372
17h 1.0600 1.0484 1.0215 1.0198 1.0212 1.0746 1.0644 1.0975 1.0587 1.0533 1.0582 1.0553 1.0508 1.0373
18h 1.0600 1.0464 1.0215 1.0198 1.0212 1.0757 1.0644 1.1230 1.0587 1.0534 1.0582 1.0554 1.0509 1.0374
19h 1.0600 1.0487 1.0167 1.0201 1.0215 1.0773 1.0649 1.1120 1.0592 1.0537 1.0584 1.0554 1.0509 1.0376
20h 1.0600 1.0494 1.0147 1.0206 1.0219 1.0753 1.0655 1.0987 1.0598 1.0542 1.0587 1.0554 1.0510 1.0380
21h 1.0600 1.0484 1.0162 1.0209 1.0221 1.0762 1.0659 1.0991 1.0601 1.0546 1.0588 1.0554 1.0511 1.0383
22h 1.0600 1.0473 1.0185 1.0205 1.0218 1.0823 1.0654 1.0982 1.0597 1.0542 1.0586 1.0554 1.0510 1.0380
23h 1.0600 1.0472 1.0149 1.0201 1.0215 1.0783 1.0649 1.0975 1.0592 1.0537 1.0584 1.0554 1.0509 1.0376
24h 1.0600 1.0469 1.0158 1.0200 1.0214 1.0743 1.0647 1.0991 1.0590 1.0536 1.0583 1.0554 1.0509 1.0376
平均值 1.0600 1.0476 1.0173 1.0202 1.0216 1.0774 1.0650 1.0991 1.0593 1.0538 1.0584 1.0554 1.0509 1.0377
本文以节点3和节点7作为研究对象。其中节点3为IEEE-14节点中电压最低的点，并且为风机的并网点。节点7为非风机并网点，选取其作为非风机并网点的主要研究对象。首先做出节点3与节点7在两种工况下的联合CDF图如图6与图7所示。从图6和图7中可以得出运用所述无功控制方法的IEEE-14节点中的节点3和节点7的电压高于未运用无功控制的方法的IEEE-14节点中的节点3和节点7的电压。
本发明实施例所提供的计及风速波动的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，包括：
预测各风电机组的功率；
计算各风电机组可调无功极限值；
读取预测数据及配电网电气数据，计算所有风电机组无功总和；
选取全网电压最低点作为控制点计算全网无功补偿量；
将所述风电机组无功总和与所述全网无功补偿量进行比较，制定多时间尺度无功整定方法；
运用三种分配方法进行无功功率的分配，所述三种分配方法包括，不同节点之间无功功率采用电压-无功灵敏度关系进行分配；同一节点不同机组之间无功功率按无功裕度比例分配；风电机组内部无功功率应按照优先让转子侧变流器控制的定子侧发出无功功率为分配原则。
2.根据权利要求1所述的一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，在预测各风电机组的功率时，根据双馈式风电机组的数学模型以及根据风机空气动力学原理得到风机有功出力，并在预测风电机组所发出的无功功率时风电机组以恒功率因数并网。
3.根据权利要求1所述的一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，所述各风电机组可调的无功极限值由定子侧无功功率极限与网侧换流器的无功功率极限两部分组成；计算所述定子侧无功功率极限时考虑DFIG换流器容量限制以及定子绕组极限限制；计算所述网侧换流器无功功率极限时假设网侧的换流器的容量与转子侧的换流器的容量相等，且忽略开关的损耗与线损。
4.根据权利要求1所述的一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，所述所有风电机组无功总和为配电网中所有的分散式的风电机组的预测的无功功率与无功功率极限之和。
5.根据权利要求1所述的一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，所述全网无功补偿量由全网电压最低点的实际电压与参考电压之间的偏差量通过PI调节器整定得到。
6.根据权利要求1所述的一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，对于存在无功功率补偿设备的配电网的无功功率的整定，需要无功补偿装置D-STATCOM与DFIG所发出的无功功率进行协调配合，其所遵循的配合的原则是以DFIG所发出的无功功率优先进行调度。
7.根据权利要求6所述的一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，全网无功功率的需求值比接入配电网的风电机组无功功率的最大值总和大时，不足的部分将由DSTATCOM发出无功功率进行补偿，此时各个风电机组以他们自身最大的无功功率来进行无功功率的补偿；全网无功功率的需求值比接入配电网的风电机组无功功率的最大值总和小时，全部风电机组所发出的无功功率即可满足配电网无功功率补偿的需求，进而对各台风电机组进行无功功率的分配。
8.根据权利要求1所述的一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，所述多时间尺度无功整定方法分为三个时间尺度，第一时间尺度：D-STATCOM无功补偿为毫秒级，第二时间尺度：基于风电机组功率预测制定的无功控制方法为分钟级，第三时间尺度：电容器组投切计划为1～2个月。
9.根据权利要求1所述的一种计及风速的分散式风电并网无功电压三层结构调控方法，其特征在于，在不同节点之间无功功率采用电压-无功灵敏度关系进行分配时，若某节点总的无功裕量小于其无功指令值，则以该节点的最大的无功功率来进行无功补偿，而其它的节点仍然按电压-无功灵敏度来进行无功功率指令值的分配。
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