CN112103987A - 一种风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，包括：首先根据风电场对电网各节点无功电压灵敏度的大小，结合聚类算法将电网节点初级分区，使区域无功就地就近平衡，实现以最小的无功量达到区域电网无功电压控制的目的；其次，提出了综合考虑无功电压灵敏度、风电场无功裕度以及风电场无功电压控制能力的次级分区指标，将含有两个及以上风电场的初级区域进行二次划分形成若干次级区域，次级区域内节点的无功电压由无功裕度、无功电压控制能力和对节点电压影响度综合性能更好的风电场优先参与，增强了风电场的高/低电压穿越能力，提高了电网的电压稳定性。本发明也适用于电网内其余无功源，如发电机、光伏电站等。

Description

一种风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法
技术领域
本发明涉及风电接入电网的电压控制领域，尤其是涉及一种风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法。
背景技术
近年来，分散式风电装机容量不断增长，由于风电出力的波动性，其并网运行给电网的电压稳定带来诸如电压偏差、电压波动等问题。目前并网规则要求风电场需具备良好的无功调节能力。因此，电网调度部门可以有计划的调度风电场内无功资源实现区域电网电压的有效支撑，且可使风电并网由被动变主动。当风电场参与电网无功电压控制时，其对区域电网电压的支撑能力是有限的，为达到电压分级分区控制，无功就地就近平衡的目标，有必要对风电场的有效控制区域进行划分。
目前，国内外分区方法有多种。不常变动较为稳定的区域根据系统所在行政区域或根据系统参数与拓扑结构划分，在系统运行方式或结构有重要变化时才重新划分区域。相对以上区域划分方法，一些方法在考虑系统参数与拓扑结构的同时考虑系统潮流分布、机组无功出力大小、无功补偿状态等情况进行实时区域划分，大数据时代使实时区域划分方法有了平台算法支撑，更利于计算系统实时状态的分区方案。目前区域划分中常用的算法有分级归类法、聚类分区法、模拟退火法、社区挖掘法、映射分区法等算法。这些方法只考虑了风电场对系统中不同节点的影响力，风电场的无功裕度以及无功电压控制能力在其参与地区电网无功电压控制时并未考虑在内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，以解决所述背景技术中提出的问题，本发明对于含有永磁直驱风电机组以及双馈型感应风电机组的风电场均适用。
为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：
一种风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，包含以下步骤：
步骤1：获取电网数据及风电场运行的基础数据；
步骤2：结合步骤1得到的运行数据对电网进行潮流计算，得到风电场对电网节点的无功电压灵敏度矩阵，根据风电场对节点电压影响程度不同，结合聚类算法实现风电场对电网电压控制的初级区域划分；
步骤3：判断步骤2划分出的初级区域是否有必要进行次级区域划分；
步骤4：结合步骤1中的风电场运行数据，获取需要进行次级区域划分的初级区域内每个风电场的无功电压控制能力，并计算出风电场的无功裕度；
步骤5：基于步骤4得到的风电场无功裕度和风电场无功电压控制能力以及步骤2得到的无功电压灵敏度构建风电场无功裕度指标、无功电压控制能力指标以及无功电压灵敏度指标；
步骤6：基于步骤5中构建的风电场无功裕度指标、无功电压控制能力指标以及无功电压灵敏度指标，构建初级区域内风电场二次分区指标，并计算出初级区域内每个风电场对每个节点的二次分区指标值；
步骤7：比较步骤6中初级区域内各风电场二次分区指标的大小，完成风电场无功电压控制区域二次划分。
进一步地，在步骤1中，电网数据应包括电网拓扑、线路参数、变压器参数、负荷参数以及无功补偿装置容量等；风电场运行基础数据包括有功功率、无功功率以及无功电压控制能力等。
进一步地，在步骤2中，风电场对电网电压控制的初级区域划分应首先获取风电场的无功电压控制空间，并计算待分区节点间的欧式距离，最后采用聚类分析方法完成初级区域划分。
进一步地，在步骤2中，风电场对电网电压控制的初级区域划分可以通过以下步骤来完成：
S21:获取风电场j对集合n内各节点电压的无功-电压灵敏度Sij，其表征风电场j对每个节点的电压控制能力，将其作为风电场无功电压控制空间中的一维。
Figure BDA0002621202200000031
其中i代表第i个节点，j代表第j个风电场；Vi表示节点i的电压，其中i＝1,2,…，n；Qj表示第j个风电场注入电网的无功功率。
Figure BDA0002621202200000032
表示节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度。
S22:基于步骤S21得到的无功电压灵敏度，构建电网中风电场对全部节点的无功电压控制空间MVQ，将每一个风电场对集合n内所有节点的控制能力作为风电场无功电压控制空间矩阵的一维，得到：
Figure BDA0002621202200000041
式中，m为电网中风电场个数，n为电网节点个数；Vi表示节点i的电压，其中i＝1,2,…，n-1，n；Qj表示第j个风电场注入电网的无功功率，其中j＝1，2,…,m-1,
Figure BDA0002621202200000042
表示节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度。在无功电压控制空间MVQ中，列向量表示该列对应的风电场对全网节点的无功控制能力，如第m列表示全网所有节点对第m个风电场的无功电压灵敏度；行向量表示该行对应的电网节点受不同风电场注入无功时的电压影响程度，如第n行表示第n个节点对全网所有风电场的无功电压灵敏度；
S23:对步骤S22得到的无功电压灵敏度进行对数处理，并定义处理后的无功电压灵敏度为:
lij＝-lg|Sij| (3)
S24:得到步骤S23处理后的无功电压控制空间
Figure BDA0002621202200000043
为，
Figure BDA0002621202200000044
式中lij为对第i个节点对第j个风电场无功电压灵敏度进行对数处理后的值，特别指出的是i＝1,2,…，n-1，n，代表电网中节点个数取值；j＝1，2,…,m-1,m，代表电网中风电场个数取值。
S25:以两个待分区节点p和k为例，计算两个节点之间的欧式距离Dpk，
Figure BDA0002621202200000051
式中(xp1,xp2,…,xpr)与(xk1,xk2,…,xkr)分别为两个待分区节点p和k的坐标矢量，其值可以从公式(4)得出。其表征为不同风电场对节点p和k的无功电压的影响程度，r代表第r个风电场。
S26:以欧氏距离为对象，采用聚类分析的方法实现风电场无功电压控制区域的初级划分。
进一步地，在步骤3中需要判断初级区域是否有必要进行次级区域划分，若初级区域包含2个及2个以上的风电场，则需要进行次级区域划分，否则不需要进行次级区域划分。
进一步地，在步骤4中无功电压控制能力R(j)由风电场业主提供，且对风电场的无功电压控制能力分级如下：当1≤R(j)＜1.8时，控制能力为“优”；当1.8≤R(j)＜2.6时，控制能力为“良好”；当2.6≤R(j)＜3.4时，控制能力为“一般”；当3.4≤R(j)＜4.2时，控制能力为“合格”；当4.2≤R(j)≤5时，控制能力为“不合格”。
进一步地，步骤4中的风电场无功裕度(QRPR)可以由公式(6)计算得出：
Figure BDA0002621202200000052
其中S为风电场的视在功率，P为风电场发出有功功率。
进一步地，步骤5中，风电场无功裕度指标、无功电压控制能力指标以及无功电压灵敏度指标可基于步骤2得到的风电场无功电压灵敏度、步骤4得到的风电场无功电压控制能力以及无功裕度进行定义。其中，定义某初级区域内第k个风电场的无功裕度指标Qk为：
Figure BDA0002621202200000061
式中，qk为初级区域内第k个风电场中所有风电机组可发出的无功裕度，μq为区域A内所有风电场无功裕度的平均值。该指标为极大型指标。
定义风电场无功电压控制能力指标Ek为：
Figure BDA0002621202200000062
式中，ek＝5-Rk为初级区域内第k个风电场的无功电压控制能力Rk通过减法一致化法化为极大型指标后的值。μe为初级区域内所有风电场ek的平均值。
定义无功电压灵敏度指标Ink：
Figure BDA0002621202200000063
式中，ink＝ΔUn/ΔQK为初级区域内第k个风电场对该区域内第n个节点的Q-U灵敏度，μni为初级区域内所有风电场对第n个节点的Q-U灵敏度的平均值，该指标为极大型指标。
进一步地，步骤6中的初级区域内风电场二次分区指标中包含步骤2得到的风电场无功电压灵敏度、步骤4得到的风电场无功电压控制能力以及无功裕度，其重要程度不减排序为无功电压控制能力指标、风电场无功裕度指标以及无功电压灵敏度指标，每个指标的权重可由层次分析法得到，判断矩阵如式(10)所示：
Figure BDA0002621202200000064
其中，J为风电场二次分区指标权重判断矩阵，根据判断矩阵，可以得到风电场二次分区指标Znk，
Znk＝0.396Qk+0.33Ek+0.274Ink (11)
式中，Znk为某初级区域内第k个风电场在第n个节点处的次级分区指标值。
进一步地，步骤7中通过比较步骤6中得到的风电场二次分区指标的大小完成风电场无功电压控制区域的二次划分，具体来说，次级分区指标值越大，表示此风电场更被期望优先参与节点的无功电压调节。对于初级区域I内的节点p来说，比较该区域内的所有风电场对节点p的次级分区指标值，值越大的风电场优先参与该节点的无功电压控制，即节点p属于较大次级分区指标风电场的次级控制区域。藉此，将含有两个及两个以上风电场的初级区域划分为每个区域有唯一风电场的次级无功电压控制区域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明综合考虑风电场无功裕度、风电场无功电压控制能力以及风电场对节点的无功电压灵敏度，实现高渗透率风电接入电网的无功电压两级分区及高效控制。本发明首先通过风电场对节点的无功电压灵敏度实现风电场的无功电压初级控制区域，使区域无功就地就近平衡。接着通过比较风电场次级分区指标大小，将含有两个及以上风电场的初级控制区域进行二次划分，以实现次级区域内节点由唯一的风电场优先参与无功电压控制，从而避免多个风电场重复调压带来的电压波动问题。本发明提出的电压分区及控制方法可为电网的控制调度提供依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的风电场无功电压控制两级分区的控制方法；
图2为实施例中我国南部某地区电网无功电压分区结果；
图3为实施例中初级区域I的不同风电场分别参与电压调节时节点电压幅值；
图4为实施例中初级区域III的不同风电场分别参与电压调节时节点电压幅值；
图5为实施例中初级区域VI的不同风电场分别参与电压调节时节点电压幅值；
图6为实施例中初级区域VII的不同风电场分别参与电压调节时节点电压幅值。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，本发明提供一种风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，包含以下步骤：
步骤1：获取电网数据及风电场运行的基础数据；
步骤2：结合步骤1得到的运行数据对电网进行潮流计算，得到风电场对电网节点的无功电压灵敏度矩阵，根据风电场对节点电压影响程度不同，结合聚类算法实现风电场对电网电压控制的初级区域划分；
步骤3：判断步骤2划分出的初级区域是否有必要进行次级区域划分；
步骤4：结合步骤1中的风电场运行数据，获取需要进行次级区域划分的初级区域内每个风电场的无功电压控制能力，并计算出风电场的无功裕度；
步骤5：基于步骤4得到的风电场无功裕度和风电场无功电压控制能力以及步骤2得到的无功电压灵敏度构建风电场无功裕度指标、无功电压控制能力指标以及无功电压灵敏度指标；
步骤6：基于步骤5中构建的风电场无功裕度指标、无功电压控制能力指标以及无功电压灵敏度指标，构建初级区域内风电场二次分区指标，并计算出初级区域内每个风电场对每个节点的二次分区指标值；
步骤7：比较步骤6中初级区域内各风电场二次分区指标的大小，完成风电场无功电压控制区域二次划分。
具体地，在步骤1中，电网数据应包括电网拓扑、线路参数、变压器参数、负荷参数以及无功补偿装置容量等；风电场运行基础数据包括有功功率、无功功率以及无功电压控制能力等。
具体地，在步骤2中，风电场对电网电压控制的初级区域划分应首先获取风电场的无功电压控制空间，并计算待分区节点间的欧式距离，最后采用聚类分析方法完成初级区域划分。
具体地，在步骤2中，风电场对电网电压控制的初级区域划分可以通过以下步骤来完成：
S21:获取风电场j对集合n内各节点电压的无功-电压灵敏度Sij，其表征风电场j对每个节点的电压控制能力，将其作为风电场无功电压控制空间中的一维。
Figure BDA0002621202200000101
其中i代表第i个节点，j代表第j个风电场；Vi表示节点i的电压，其中i＝1,2,…，n；Qj表示第j个风电场注入电网的无功功率。
Figure BDA0002621202200000102
表示节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度。
S22:基于步骤S21得到的无功电压灵敏度，构建电网中风电场对全部节点的无功电压控制空间MVQ，将每一个风电场对集合n内所有节点的控制能力作为风电场无功电压控制空间矩阵的一维，得到：
Figure BDA0002621202200000103
式中，m为电网中风电场个数，n为电网节点个数；Vi表示节点i的电压，其中i＝1,2,…，n-1，n；Qj表示第j个风电场注入电网的无功功率，其中j＝1，2,…,m-1,m。
Figure BDA0002621202200000104
表示节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度。在无功电压控制空间MVQ中，列向量表示该列对应的风电场对全网节点的无功控制能力，如第m列表示全网所有节点对第m个风电场的无功电压灵敏度；行向量表示该行对应的电网节点受不同风电场注入无功时的电压影响程度，如第n行表示第n个节点对全网所有风电场的无功电压灵敏度；
S23:对步骤S22得到的无功电压灵敏度进行对数处理，并定义处理后的无功电压灵敏度为:
lij＝-lg|Sij| (3)
S24:得到步骤S23处理后的无功电压控制空间
Figure BDA0002621202200000111
为，
Figure BDA0002621202200000112
式中lij为对第i个节点对第j个风电场无功电压灵敏度进行对数处理后的值，特别指出的是i＝1,2,…，n-1，n，代表电网中节点个数取值；j＝1，2,…,m-1,m，代表电网中风电场个数取值。
S25:以两个待分区节点p和k为例，计算两个节点之间的欧式距离Dpk，
Figure BDA0002621202200000113
式中(xp1,xp2,…,xpr)与(xk1,xk2,…,xkr)分别为两个待分区节点p和k的坐标矢量，其值可以从公式(4)得出。其表征为不同风电场对节点p和k的无功电压的影响程度，r代表第r个风电场。
S26:以欧氏距离为对象，采用聚类分析的方法实现风电场无功电压控制区域的初级划分。
具体地，在步骤3中需要判断初级区域是否有必要进行次级区域划分，若初级区域包含2个及2个以上的风电场，则需要进行次级区域划分，否则不需要进行次级区域划分。
具体地，在步骤4中无功电压控制能力R(j)由风电场业主提供，且对风电场的无功电压控制能力分级如下：当1≤R(j)＜1.8时，控制能力为“优”；当1.8≤R(j)＜2.6时，控制能力为“良好”；当2.6≤R(j)＜3.4时，控制能力为“一般”；当3.4≤R(j)＜4.2时，控制能力为“合格”；当4.2≤R(j)≤5时，控制能力为“不合格”。
具体地，步骤4中的风电场无功裕度(QRPR)可以由公式(6)计算得出：
Figure BDA0002621202200000121
其中S为风电场的视在功率，P为风电场发出有功功率。
具体地，步骤5中，风电场无功裕度指标、无功电压控制能力指标以及无功电压灵敏度指标可基于步骤2得到的风电场无功电压灵敏度、步骤4得到的风电场无功电压控制能力以及无功裕度进行定义。其中，定义某初级区域内第k个风电场的无功裕度指标Qk为：
Figure BDA0002621202200000122
式中，qk为初级区域内第k个风电场中所有风电机组可发出的无功裕度，μq为区域A内所有风电场无功裕度的平均值。该指标为极大型指标。
定义风电场无功电压控制能力指标Ek为：
Figure BDA0002621202200000123
式中，ek＝5-Rk为初级区域内第k个风电场的无功电压控制能力Rk通过减法一致化法化为极大型指标后的值。μe为初级区域内所有风电场ek的平均值。
定义无功电压灵敏度指标Ink：
Figure BDA0002621202200000124
式中，ink＝ΔUn/ΔQK为初级区域内第k个风电场对该区域内第n个节点的Q-U灵敏度，μni为初级区域内所有风电场对第n个节点的Q-U灵敏度的平均值，该指标为极大型指标。
具体地，步骤6中的初级区域内风电场二次分区指标中包含步骤2得到的风电场无功电压灵敏度、步骤4得到的风电场无功电压控制能力以及无功裕度，其重要程度不减排序为无功电压控制能力指标、风电场无功裕度指标以及无功电压灵敏度指标，每个指标的权重可由层次分析法得到，判断矩阵如式(10)所示：
Figure BDA0002621202200000131
其中，J为风电场二次分区指标权重判断矩阵，根据判断矩阵，可以得到风电场二次分区指标Znk，
Znk＝0.396Qk+0.33Ek+0.274Ink (11)
式中，Znk为某初级区域内第k个风电场在第n个节点处的次级分区指标值。
具体地，步骤7中通过比较步骤6中得到的风电场二次分区指标的大小完成风电场无功电压控制区域的二次划分，具体来说，次级分区指标值越大，表示此风电场更被期望优先参与节点的无功电压调节。对于初级区域I内的节点p来说，比较该区域内的所有风电场对节点p的次级分区指标值，值越大的风电场优先参与该节点的无功电压控制，即节点p属于较大次级分区指标风电场的次级控制区域。藉此，将含有两个及两个以上风电场的初级区域划分为每个区域有唯一风电场的次级无功电压控制区域。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
步骤1：以我国南部某地区电网为例，该地区电网含有12个风电场(以下称为WF)，其参数设置如表1所示。
表1冬季枯水期风电场设置
Figure BDA0002621202200000141
步骤2：实现风电场对电网电压控制的初级区域划分，结果如表2所示。
表2风电场对电网电压控制初级区域
Figure BDA0002621202200000142
步骤3：应对于含有两个及两个以上风电场的初级区域I,III,VI,VII进行二次划分，如表2所示。
步骤4与步骤5：在需要次级分区的为风电场初级区域I、III、VI、VII内各风电场的无功电压控制能力Ek与无功裕度指标Qk指标如表3所示。
表3风电场Ek与Qk指标
Figure BDA0002621202200000143
Figure BDA0002621202200000151
步骤6与步骤7：初级区域I、III、VI、VII内风电场对各节点的无功电压灵敏度指标Ink以及由各风电场的无功裕度指标Qk、无功电压控制能力指标Ek和无功电压灵敏度指标Ink得出风电场对区域内各节点的次级分区指标，如表4-表7所示。比较区域内不同风电场对某节点的次级分区指标大小，完成次级区域划分，次级区域划分结果同样见表4-表7。风电场对电网无功电压控制的初级区域及次级区域划分结果如图2所示。在风电场初级区域I、III、VI、VII中，区域内各风电场分别参与区域电压调节时，区域内各节点的电压幅值如图3-图6所示。
通过分析次级分区结果以及风电场对区域内电压的控制效果，可以得到以下结论：
(1)初级区域I内所有节点都属于WF1所在的次级区域I-I。两个风电场对区域内各节点的无功电压影响力各有千秋，但WF1的无功裕度略大于WF2，且WF1的无功电压控制能力明显优于WF2，因此区域I只有次级区域I-I。区域I-I的所有节点需要无功电压支撑时，均由WF1优先参与其无功电压控制，当WF1的裕度不足时，再考虑WF2参与控制。
(2)初级区域III划分为含WF4的次级区域III-I与含WF5的次级区域III-II，其中，区域III-I只包含WF4的并网节点。对比WF4与WF5的性能，虽然WF4的无功电压控制能力优于WF5，但WF4的无功裕度远小于WF5，且WF4对区域III内大部分节点电压的影响力不如WF5，因此大部分节点由WF5优先参与其无功电压控制。
(3)初级区域VI划分为含WF6的次级区域VI-I和含WF10的次级区域VI-II，约五分之四的节点属于区域VI-II。WF6的无功电压控制能力略大于WF10，但WF10的无功裕度远大于WF6，且WF10对区域VI内五分之三的节点电压的影响力更强，因此WF10所在的次级区域VI-II中包含的节点更多。
(4)初级区域VII划分为含WF11的次级区域VII-I和含WF12的次级区域VII-II。WF11与WF12的无功裕度相同，无功电压控制能力相近，因此主要影响区域VII二次分区的是WF11与WF12对区域内各节点电压的影响力。
表4风电场初级区域I次级分区
Figure BDA0002621202200000161
表5风电场初级区域III次级分区
Figure BDA0002621202200000162
表6风电场初级区域VI次级分区
Figure BDA0002621202200000163
Figure BDA0002621202200000171
表7风电场初级区域VII次级分区
Figure BDA0002621202200000172
本发明综合考虑风电场无功裕度、风电场无功电压控制能力以及风电场对节点的无功电压灵敏度，实现高渗透率风电接入电网的无功电压两级分区及高效控制。本发明首先通过风电场对节点的无功电压灵敏度实现风电场的无功电压初级控制区域，使区域无功就地就近平衡。接着通过比较风电场次级分区指标大小，将含有两个及以上风电场的初级控制区域进行二次划分，以实现次级区域内节点由唯一的风电场优先参与无功电压控制，从而避免多个风电场重复调压带来的电压波动问题。本发明提出的电压分区及控制方法可为电网的控制调度提供依据。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获取电网数据及风电场运行的基础数据；
步骤2：对电网进行潮流计算，得到风电场对电网节点的无功电压灵敏度矩阵，根据风电场对节点电压影响程度不同，结合聚类算法实现风电场对电网电压控制的初级区域划分；
步骤3：判断所划分的初级区域是否有必要进行次级区域划分；
步骤4：结合步骤1中的风电场运行数据，获取需要进行次级区域划分的初级区域内每个风电场的无功电压控制能力，并计算出风电场的无功裕度；
步骤5：构建风电场无功裕度指标、无功电压控制能力指标以及无功电压灵敏度指标；
步骤6：基于步骤5中构建的3个关键指标，构建初级区域内风电场二次分区指标，并计算出初级区域内每个风电场对每个节点的二次分区指标值；
步骤7：比较步骤6中初级区域内各风电场二次分区指标的大小，完成风电场无功电压控制区域二次划分。
2.根据权利要求1所述的风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：步骤1中，电网数据包括电网拓扑、线路参数、变压器参数、负荷参数以及无功补偿装置容量；风电场运行基础数据包括有功功率、无功功率以及无功电压控制能力。
3.根据权利要求1所述的风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：步骤2中，风电场对电网电压控制的初级区域划分应首先获取风电场的无功电压控制空间，并计算待分区节点间的欧式距离，最后采用聚类分析方法完成初级区域划分。
4.根据权利要求1所述的风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：步骤2中，风电场对电网电压控制的初级区域划分通过以下步骤来完成：
首先获取风电场j对集合n内各节点电压的无功-电压灵敏度Sij，其表征风电场j对每个节点的电压控制能力，将其作为风电场无功电压控制空间中的一维；
Figure FDA0002621202190000021
其中i代表第i个节点，j代表第j个风电场；Vi表示节点i的电压，其中i＝1,2,…，n；Qj表示第j个风电场注入电网的无功功率；
Figure FDA0002621202190000022
表示节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度；
其次，构建电网中风电场对全部节点的无功电压控制空间，将每一个风电场对集合n内所有节点的控制能力作为风电场无功电压控制空间矩阵的一维，得到：
Figure FDA0002621202190000023
其中，MVQ为电网中所有风电场的无功电压控制空间；m为电网中风电场个数，n为电网节点个数；Vi表示节点i的电压，其中i＝1,2,…，n-1，n；Qj表示第j个风电场注入电网的无功功率，其中j＝1，2,…,m-1,m；
Figure FDA0002621202190000031
表示节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度；在无功电压控制空间MVQ中，列向量表示该列对应的风电场对全网节点的无功控制能力，如第m列表示全网所有节点对第m个风电场的无功电压灵敏度；行向量表示该行对应的电网节点受不同风电场注入无功时的电压影响程度，如第n行表示第n个节点对全网所有风电场的无功电压灵敏度；
再次，对无功电压灵敏度进行对数处理：
lij＝-lg|Sij| (3)
其中lij为对第i个节点对第j个风电场无功电压灵敏度进行对数处理后的值；
对公式(2)采用公式(3)的处理方式，可以得到：
Figure FDA0002621202190000032
其中，从而
Figure FDA0002621202190000033
为进行对数处理后的无功电压控制空间；lij为对第i个节点对第j个风电场无功电压灵敏度进行对数处理后的值，特别指出的是i＝1,2,…，n-1，n，代表电网中节点个数取值；j＝1，2,…,m-1,m，代表电网中风电场个数取值；
紧接着，以两个待分区节点p和k为例，计算两个节点之间的欧式距离Dpk，
Figure FDA0002621202190000034
式中(xp1,xp2,…,xpr)与(xk1,xk2,…,xkr)分别为两个待分区节点p和k的坐标矢量，其值可以从公式(4)得出；其表征为不同风电场对节点p和k的无功电压的影响程度，r代表第r个风电场；
最后，以欧氏距离为对象，采用聚类分析的方法实现风电场无功电压控制区域的初级划分。
5.根据权利要求1所述的风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：步骤3中，初级区域是否有必要进行次级区域划分取决于该区域是否含有2个及两个以上风电场，若包含2个及2个以上的风电场，则需要进行次级区域划分，否则不需要进行次级区域划分。
6.根据权利要求1所述的风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：步骤4中的无功电压控制能力R(j)由风电场业主提供，且对风电场的无功电压控制能力分级如下：当1≤R(j)＜1.8时，控制能力为“优”；当1.8≤R(j)＜2.6时，控制能力为“良好”；当2.6≤R(j)＜3.4时，控制能力为“一般”；当3.4≤R(j)＜4.2时，控制能力为“合格”；当4.2≤R(j)≤5时，控制能力为“不合格”。
7.根据权利要求1所述的风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：步骤4中的风电场无功裕度QRPR由公式(6)计算得出：
Figure FDA0002621202190000041
其中S为风电场的视在功率，P为风电场发出有功功率。
8.根据权利要求1所述的风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：步骤5中，风电场无功裕度指标、无功电压控制能力指标以及无功电压灵敏度指标可基于风电场实际运行数据以及电网运行数据进行定义；其中，定义某初级区域内第k个风电场的无功裕度指标Qk为：
Figure FDA0002621202190000042
式中，qk为初级区域内第k个风电场中所有风电机组可发出的无功裕度，μq为区域A内所有风电场无功裕度的平均值，该指标为极大型指标；
定义风电场无功电压控制能力指标Ek为：
Figure FDA0002621202190000051
式中，ek＝5-Rk为初级区域内第k个风电场的无功电压控制能力Rk通过减法一致化法化为极大型指标后的值；μe为初级区域内所有风电场ek的平均值；
定义无功电压灵敏度指标Ink：
Figure FDA0002621202190000052
式中，ink＝ΔUn/ΔQK为初级区域内第k个风电场对该区域内第n个节点的Q-U灵敏度，μni为初级区域内所有风电场对第n个节点的Q-U灵敏度的平均值，该指标为极大型指标。
9.根据权利要求1所述的风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：步骤6中的初级区域内风电场二次分区指标由无功裕度指标、无功电压控制能力指标以及无功电压灵敏度指标综合得到；其重要程度不减排序为无功电压控制能力指标、风电场无功裕度指标以及无功电压灵敏度指标，其权重可由层次分析法得到，判断矩阵如式(10)所示：
Figure FDA0002621202190000053
其中，J为风电场二次分区指标权重判断矩阵，根据判断矩阵，可以得到风电场二次分区指标Znk，
Znk＝0.396Qk+0.33Ek+0.274Ink (11)
式中，Znk为某初级区域内第k个风电场在第n个节点处的次级分区指标值。
10.根据权利要求1所述的风电接入电网的无功电压两级分区及控制方法，其特征在于：步骤7中通过比较风电场二次分区指标的大小，完成风电场无功电压控制区域的二次划分；具体来说，次级分区指标值越大，表示此风电场更被期望优先参与节点的无功电压调节；对于初级区域I内的节点p来说，比较该区域内的所有风电场对节点p的次级分区指标值，值越大的风电场优先参与该节点的无功电压控制，即节点p属于较大次级分区指标风电场的次级控制区域；藉此，将含有两个及两个以上风电场的初级区域划分为每个区域有唯一风电场的次级无功电压控制区域。
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