CN110932289A - 一种支撑新能源最大化消纳的地区电网无功电压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支撑新能源最大化消纳的地区电网无功电压控制方法，所述方法首先通过母线电压控制约束与有功电压灵敏度，考虑新能源功率预测信息，进行新能源站最大安全发电能力分析，进行新能源消纳评估，以最大消纳为目标进行无功优化分析，修正AVC母线节点电压控制目标，进行超前决策控制调节。本发明可在保证节点电压合格的前提下，最大化地提升地区新能源消纳能力。

Description

一种支撑新能源最大化消纳的地区电网无功电压控制方法

技术领域

本发明属于电力系统运行与管理方法，具体涉及一种支撑新能源最大化消纳的地区电网无功电压控制方法。

背景技术：

随着能源和环境问题日益突出，逐步改变能源结构、发展可再生能源已经成为共识。近年来，地区电网新能源快速发展，新能源发电占比逐年攀升，同时也出现了较为严重的弃风、弃光问题。因新能源出力造成的电压越限是造成弃风、弃光的主要因素之一。因此，有必要研制考虑新能源最大化消纳的地区电网无功电压控制方法，在保证节点电压合格的前提下，最大提升地区新能源消纳能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种支撑新能源最大化消纳的地区电网无功电压控制方法，以提高现有技术中的新能源消纳能力。

技术方案：一种支撑新能源最大化消纳的地区电网无功电压控制方法，包括如下步骤：

(1)对电网无功电压考核节点，根据节点电压上限V_max和有功电压灵敏度，进行新能源安全发电能力评估，计算新能源站允许最大安全有功出力P_max和电压越限超发功率P_diff。

(2)根据电压越限超发功率P_diff，以支撑新能源有功最大化消纳为目标，进行无功优化分析，计算母线节点电压控制目标修正量ΔV_diff；

(3)自动电压控制AVC根据电压控制目标修正ΔV_diff及其他考核约束等，计算电压控制目标V_set，通过调节无功及主变设备满足电压控制目标需求。

进一步的，步骤(1)所述的最大安全有功出力P_max计算表达式如下：

P_max＝P_cur+S_pvsens×(V_max-V_cur)

式中，P_cur为新能源站当前有功出力，S_pvsens为有功电压灵敏度，V_max为节点电压上限值，V_cur为节点当前电压。

所述的电压越限超发功率P_diff计算表达式如下：

P_diff＝P_futr-P_max

式中，P_futr为短期有功预测数据，P_max为新能源站最大安全有功出力。

更进一步的，步骤(1)所述的短期有功预测数据P_futr为当前时间往后的3个以15分钟为时间间隔的新能源有功预测点的加权平均数，其加权系数由参数整定提供，表达式如下：

P_futr＝(λ₁P_futr1+λ₂P_futr2+λ₃P_futr3)/(λ₁+λ₂+λ₃)

式中，P_futr1、P_futr2、P_futr3为三个新能源功率预测值，λ₁、λ₂、λ₃分别为三个预测点的权重系数。

步骤(2)中电压控制目标修正量，计算表达式为：

式中，P_diff为越限超发功率，S_pvsens为有功电压灵敏度，S_pqsens为无功电压灵敏度，δ为裕度保留系数，以为站内保留一定的动态无功裕度，Q_d为新能源站当前可提供的无功下调节裕度，由新能源站上送给地区主网AVC系统，包括站内SVC/SVG装置调节能力和逆变器调节能力。

步骤(3)所述的电压控制策略具体方法如下：

自动电压控制AVC根据电压控制目标修正ΔV_diff及当前电压值V_cur，计算电压控制目标V_set，计算表达式有：

V_set＝V_cur+P_diff×S_pvsens-ΔV_diff

其中，V_cur为当前电压值，P_diff为电压越限增发有功量，P_pvsens为有功电压灵敏度，ΔV_diff为电压目标修正量。

最后，自动电压控制AVC，响应电压控制目标，通过调节无功补偿装置及主变档位设备满足目标要求，进行超前主动电压决策，提升新能源有功消纳率。

有益效果：与现有技术相比，本发明所述方法在传统地区电网AVC策略的基础上，考虑新能源预测信息，以新能源最大安全发电能力为目标进行电压控制目标的修正，最后通过AVC进行主动超前控制，能够在保证电压安全的前提下使新能源出力最大化。

附图说明

图1为本发明中新能源控制系统的结构示意图；

图2为本发明中计及新能源最大安全发电能力的AVC电压目标修正流程图。

具体实施方式

为了详细的说明本发明所公开的技术方案，下面结合说明书附图及具体实施例做进一步的阐述。

如图1至图2所示，一种支撑新能源最大化消纳的地区电网无功电压控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：首先进行新能源最大安全发电能力分析，，根据节点电压上限V_max和有功电压灵敏度，进行新能源安全发电能力评估，计算新能源站允许最大安全有功出力P_max。

P_max＝P_cur+S_pvsens×(V_max-V_cur)

式中，P_cur为新能源站当前有功出力，S_pvsens为有功电压灵敏度，V_max为节点电压上限值，V_cur为节点当前电压。

步骤二：电压越限超发功率P_diff计算，结合最大发电评估P_max，以及新能源功率预测，计算表达式为：

P_diff＝P_futr-P_max

式中，P_max为新能源站最大安全有功出力，P_futr为短期有功预测数据，为当前时间往后的3个以15分钟为时间间隔的新能源有功预测点的加权平均数，其加权系数由参数整定提供，表达式如下：

P_futr＝(λ₁P_futr1+λ₂P_futr2+λ₃P_futr3)/(λ₁+λ₂+λ₃)

式中，P_futr1、P_futr2、P_futr3为三个新能源功率预测值，λ₁、λ₂、λ₃分别为三个预测点的权重系数。

步骤三：根据电压越限超发功率P_diff，以支撑新能源有功最大化消纳为目标，进行无功优化分析，计算母线节点电压控制目标修正量ΔV_diff。

计算表达式为：

式中，P_diff为越限超发功率，S_pvsens为有功电压灵敏度，S_pqsens为无功电压灵敏度，δ为裕度保留系数，以为站内保留一定的动态无功裕度，Q_d为新能源站当前可提供的无功下调节裕度，由新能源站上送给地区主网AVC系统，包括站内SVC/SVG装置调节能力和逆变器调节能力。

步骤四：自动电压控制AVC根据电压控制目标修正ΔV_diff及当前电压值V_cur，计算电压控制目标V_set，通过调节无功及主变设备满足电压控制目标需求。

电压控制目标V_set，计算表达式有：

V_set＝V_cur+P_diff×S_pvsens-ΔV_diff

其中，V_cur为当前电压值，P_diff为电压越限增发有功量，P_pvsens为有功电压灵敏度，ΔV_diff为电压目标修正量。

最后，自动电压控制AVC，响应电压控制目标，通过调节无功补偿装置及主变档位设备满足目标要求，进行超前主动电压决策，提升新能源有功消纳率。

本发明通过AVC电压控制目标与有功电压灵敏度，考虑新能源功率预测信息，进行新能源站最大安全发电能力分析，进行消纳评估，以最大消纳为目标进行无功优化分析，修正AVC母线节点电压控制目标，指导AVC自动无功电压控制策略调节。本发明可在保证节点电压合格的前提下，最大化地提升地区新能源消纳能力。

Claims (6)

1.一种支撑新能源最大化消纳的地区电网无功电压控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)对于电网母线电压考核节点，根据节点电压上限V_max和有功电压灵敏度，计算新能源站允许最大安全有功出力P_max和电压越限超发功率P_diff；

(2)根据电压越限超发功率P_diff，以支撑新能源有功最大化消纳为目标，进行无功优化分析，计算母线节点电压控制目标修正量ΔV_diff；

(3)自动电压控制AVC根据电压控制目标修正ΔV_diff及当前电压值V_cur，计算电压控制目标V_set。

2.根据权利要求1所述的地区电网无功电压控制方法，其特征在于：步骤(1)所述的最大安全有功出力P_max计算表达式如下：

P_max＝P_cur+S_pvsens×(V_max-V_cur)

式中，P_cur为新能源站当前有功出力，S_pvsens为有功电压灵敏度，V_max为节点电压上限值，V_cur为节点当前电压。

3.根据权利要求1所述的地区电网无功电压控制方法，其特征在于：步骤(2)所述的电压越限超发功率P_diff计算表达式如下：

P_diff＝P_futr-P_max

式中，P_futr为短期有功预测数据，P_max为新能源站最大安全有功出力。

4.根据权利要求3所述的地区电网无功电压控制方法，其特征在于：步骤(1)所述的短期有功预测数据P_futr为当前预测点时间往后取3个以15分钟为时间间隔预测点的加权平均数，其加权系数由参数整定确定，表达式如下：

P_futr＝(λ₁P_futr1+λ₂P_futr2+λ₃P_futr3)/(λ₁+λ₂+λ₃)

式中，P_futr1、P_futr2、P_futr3为三个新能源功率预测值，λ₁、λ₂、λ₃分别为三个预测点的权重系数。

5.根据权利要求1所述的地区电网无功电压控制方法，其特征在于：步骤(2)中电压期望目标最终修正量ΔV_diff计算表达式为：

式中，P_diff为越限超发功率，S_pvsens为有功电压灵敏度，S_pqsens为无功电压灵敏度，δ为裕度保留系数，Q_d为新能源站当前可提供的无功下调节裕度，由新能源站上送给地区主网AVC系统，包括站内SVC/SVG装置调节能力和逆变器调节能力。

6.根据权利要求1所述的地区电网无功电压控制方法，其特征在于：对于AVC电压控制目标V_set有：

V_set＝V_cur+P_diff×S_pvsens-ΔV_diff

其中，V_cur为当前电压值，P_diff为电压越限增发有功量，P_pvsens为有功电压灵敏度，ΔV_diff为电压目标修正量。

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