CN114336756A - 一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法及系统，其特征在于，包括：确定新能源孤岛直流外送系统的基础方式和极端方式；针对基础方式，根据直流运行短路比要求以及新能源孤岛直流外送系统内分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案；对第一调相机配置方案进行优化分析，确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案；针对极端方式，根据第二调相机配置方案和预先设定的暂态电压控制要求，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案，本发明可以广泛应用于新能源并网送出领域中。

Description

一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法和系统

技术领域

本发明涉及新能源并网送出领域，特别是关于一种控制新能源孤岛经特高压常规直流送出系统暂态电压的新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法和系统。

背景技术

中国的能源资源与消费需求呈逆向分布，风电、太阳能等新能源资源主要分布在东北、华北、西北以及西藏地区，而经济工业和用电负荷中心集中在东部沿海和中部经济较为发达的地区，资源禀赋的现实特点要求在全国范围内实现大范围资源优化配置。与交流输电方式相比，直流输电方式具有无稳定问题、占用廊道资源少、经济性优的技术特点，特高压直流输电已经成为中国在远距离、大容量、跨省跨区域输电的重要方式之一。风电、光伏等新能源机组均是通过基于电力电子器件的变流器实现并网，在机组启动和运行时需要交流系统提供电压参考和短路容量支撑。近年来，随着中国新能源力度的持续深入，地理条件较好、毗邻交流主网的新能源资源已基本开发殆尽，未来中国陆上可开发的新能源将逐步向位于交流电网末梢的偏远内陆地区延伸，例如如新疆南疆、青海差达木盆地、甘肃酒泉等沙漠戈壁地区，这些地区与交流主网距离较远、一般超过200公里，且地区内基本无交流电网和用电负荷，通过交流电网延伸的方式实现新能源并网送出，一方面电网投资代价高，另一方面新能源无功电压支撑薄弱，电力可靠送出能力受限。

新能源孤岛经特高压直流送出是解决偏远地区新能源大规模集中开发外送的重要方式之一。目前，新能源孤岛送出多采用柔性直流输电方式，主要用于海上风电送出工程，例如德国北海海上风电柔直送出工程、广东南澳多端柔直示范工程等。陆上规模最大的新能源柔直孤岛工程是已投产的张北柔性直流电网工程，其中张北换流站的容量达到300万千伏安。对于开发规模在千万千万级的新能源孤岛，目前尚无通过新能源孤岛经特高压直流送出的案例，其中一个重要原因是孤岛系统抗扰动能力很差，发生直流故障后系统内的暂态电压问题严重、控制难度很高。调相机作为控制系统暂态过电压的有效措施之一，已经在特高压直流送端换流站和近区新能源场站得到工程应用，有效控制故障后系统的暂态电压水平，提升直流输电能力、促进新能源消纳。

然而，采用交流电网延伸或柔性直流孤岛方案，存在电网工程建设投资大、效率低、大容量柔性直流设备研发难度高等问题。且由于目前实际工程中尚无通过纯新能源孤岛经特高压直流送出的案例，因此，亟需一种新能源孤岛经特高压直流送出系统的调相机配置方法，以确定新能源孤岛经特高压直流送出系统内调相机的布点和容量，保证新能源孤岛的安全稳定运行。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法和系统，能够确定新能源孤岛经特高压直流送出系统内调相机的布点和容量。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：第一方面，提供一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法，包括：

确定新能源孤岛直流外送系统的基础方式和极端方式；

针对基础方式，根据直流运行短路比要求以及新能源孤岛直流外送系统内分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案；

对第一调相机配置方案进行优化分析，确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案；

针对极端方式，根据第二调相机配置方案和暂态电压控制要求，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案。

进一步地，所述基础方式和极端方式均包括新能源孤岛直流外送系统的光伏出力、风电出力和直流功率。

进一步地，所述针对基础方式，根据直流运行短路比要求以及新能源孤岛直流外送系统内分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案，包括：

根据新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站无功补偿容量配置比例以及分布式调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站的分布式调相机配置数量；

针对基础方式，基于直流运行短路比要求，并根据大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统内直流换流站的大容量调相机配置数量；

根据新能源汇集站的分布式调相机配置数量和直流换流站的大容量调相机配置数量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案。

进一步地，所述对第一调相机配置方案进行优化分析，确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案，包括：

计算新能源孤岛直流外送系统内各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集；

设定直流换流站的大容量调相机优化变量C_{DC_op}等于第一调相机配置方案中的大容量调相机配置数量，设定新能汇集站的分布式调相机优化集C_{new1_op}等于第一调相机配置方案中的分布式调相机配置数量；

在直流换流站接入C _{DC_op} 台大容量调相机的基础上，分别增加1台和2台大容量调相机，得到对应直流换流站母线接入的大容量调相机台数C_{DC_op}+1和C_{DC_op}+2；

分别将直流换流站母线增加1台大容量调相机和增加2台大容量调相机作为当前研究方案，并根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集，确定对应的置换代价比指标；

将直流换流站的大容量调相机优化变量更新为C′_{DC_op}，且C′_{DC_op}＝C_{DC_op}+1，将新能源汇集站的分布式调相机优化集C_{new1_op}中的元素更新为C_{new1_op,i}-C_reduce,i，i＝1,2,…,k，其中，C_{new1_op,i}为新能源汇集站i的分布式调相机数量；C_reduce,i为新能源汇集站i的分布式调相机最大调减数量；

若置换代价比指标满足预设的要求，则确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案；否则，将更新后的大容量调相机优化变量C′_{DC_op}作为大容量调相机优化变量C_{DC_op}重新进行计算，直至置换代价比指标满足预设的要求。

进一步地，所述计算各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集，包括：

根据调相机投资成本，计算单台大容量调相机对分布式调相机的置换阈值；

根据各新能源汇集站的新能源上网容量进行降序排序，得到新能源汇集站上网的容量排序集；

以各新能源汇集的最低容量为基准对新能源汇集站上网的容量排序集进行归一化计算，得到新能源汇集站的上网容量归一化集合；

根据置换阈值和上网容量归一化集合，计算各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集。

进一步地，所述分别将直流换流站母线增加1台大容量调相机和增加2台大容量调相机作为当前研究方案，并根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集，确定对应的置换代价比指标，包括：

以保持直流换流站母线电压不变为目标，通过仿真计算得到直流换流站母线侧配置的无功补偿设备容量；

根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集中各元素值的比例关系，对新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站的分布式调相机配置数量进行多轮次调减，直至新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站或直流换流站的暂态电压不满足控制要求，得到新能源汇集站分布式调相机的最大调减方案；

根据新能源汇集站分布式调相机的最大调减方案和置换阈值，确定对应的置换代价比指标。

进一步地，所述针对极端方式，根据第二调相机配置方案和暂态电压控制要求，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案，包括：

根据新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案，进行极端方式下系统暂态过电压仿真分析，得到暂态过电压水平最高的新能源场站所接入的新能源汇集站；

将暂态过电压水平最高的新能源场站所接入的新能源汇集站配置的分布式调相机数量增加1台；

判断新能源孤岛直流外送系统内所有新能源场站的暂态电压是否均满足预设的暂态电压控制要求，若满足，则确定调相机配置补充方案；否则，重新进行极端方式下系统暂态过电压仿真分析；

根据第二调相机配置方案和调相机配置补充方案，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案。

第二方面，提供一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置系统，包括：

方式确定模块，用于确定新能源孤岛直流外送系统的基础方式和极端方式；

第一调相机配置方案确定模块，用于针对基础方式，根据直流运行短路比要求以及新能源孤岛直流外送系统内分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案；

第二调相机配置方案确定模块，用于对第一调相机配置方案进行优化分析，确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案；

最终调相机配置方案确定模块，用于针对极端方式，根据第二调相机配置方案和暂态电压控制要求，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案。

第三方面，提供一种处理设备，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理设备执行时用于实现上述新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法对应的步骤。

第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现上述新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法对应的步骤。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明通过一步步得到第一调相机配置方案、第二调相机配置方案和最终调相机配置方案，能够在保证新能源孤岛直流外送系统安全稳定运行的前提下，进一步提高工程经济性。

2、本发明可以快速得到新能源孤岛直流外送系统的调相机配置布点和容量，避免了耗时的仿真计算，可为实际电网的规划设计和调度运行提供参考，具有较高的实用价值。

综上所述，本发明可以广泛应用于新能源并网送出领域中。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的方法流程示意图；

图2是本发明一实施例提供的新能源孤岛经特高压直流外送系统示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

本发明中出现的新能源孤岛直流外送系统包括新能源孤岛、直流换流站和大容量调相机，其中，新能源孤岛包括系统变电站、新能源汇集站和分布式调相机。

本发明实施例提供的新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法及系统，通过新能源场站无功配置需求、直流换流站运行短路比要求，确定基础方式下新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案；通过计算调相机的置换因子集，进行直流换流站和新能源汇集站的调相机配置，得到第二调相机配置方案；通过极端方式下仿真校核分析，对第二调相机配置方案进行补充，得到新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法，包括以下步骤：

1)根据新能源孤岛的装机规模、出力特性和直流额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的基础方式和极端方式。

具体地，基础方式和极端方式均包括新能源孤岛直流外送系统的光伏出力、风电出力和直流功率。

2)针对基础方式，根据直流运行短路比要求以及新能源孤岛直流外送系统内分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案，具体为：

2.1)新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站的无功补偿设备全部采用分布式调相机，根据新能源汇集站无功补偿容量配置比例以及分布式调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站的分布式调相机配置数量：

其中，C_new1为第i个新能源汇集站配置的分布式调相机数量；α为新能源汇集站无功补偿配置比例；S_new,i为第i个新能源汇集站并网的新能源装机容量；S_{d_con}为分布式调相机的额定容量。

2.2)针对基础方式，基于特高压直流运行短路比要求，并根据大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统内直流换流站的大容量调相机配置数量。

具体地，直流换流母线短路比应达到一定数值以保证直流换流站的稳态运行，因此，直流换流站的大容量调相机配置数量为：

其中，C_DC1为直流换流站的大容量调相机配置数量；SCR_op为直流运行短路比要求的数值；S_DC为直流换流站的额定容量；Q_DC为直流换流站配置的无功补偿容量；S_island为新能源孤岛为直流换流站母线提供的短路容量；S_{DC_con}为单台大容量调相机接入为直流换流站母线提供的短路容量。

2.3)根据新能源汇集站的分布式调相机配置数量和直流换流站的大容量调相机配置数量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案。

具体地，第一调相机配置方案包括直流换流站的大容量调相机配置数量C_DC1和新能源汇集站的分布式调相机配置数量C_new1。

3)根据调相机投资成本和各新能源汇集站上网功率，对第一调相机配置方案进行优化分析，确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案，具体为：

3.1)根据调相机投资成本，计算单台大容量调相机对分布式调相机的置换阈值β_rp：

其中，C_{d_con}、C_{DC_con}分别为分布式调相机成本、大容量调相机成本。

3.2)根据各新能源汇集站的新能源上网容量进行降序排序，得到新能源汇集站上网的容量排序集A_new：

A_new＝{A_i,A₂，…，A_i，…，A_k} (4)

其中，A_i为排序为i的新能源汇集站上网容量，k为新能源汇集站数量。

3.3)以各新能源汇集的最低容量A_k为基准对A_new进行归一化计算，得到新能源汇集站的上网容量归一化集合B_new：

B_new＝{B₁,B₂，…，B_i，…，B_k} (5)

其中，B_i＝A_i/A_k，为归一化后排序为i的新能源汇集站上网容量。

3.4)根据置换阈值β_rp和上网容量归一化集合B_new，计算各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集Γ_new：

3.5)设定直流换流站的大容量调相机优化变量C_{DC_op}等于第一调相机配置方案中的大容量调相机配置数量C_DC1，即C_{DC_op}＝C_DC1，设定新能汇集站的分布式调相机优化集C_{new1_op}等于第一调相机配置方案中的分布式调相机配置数量C_new1，即C_{new1_op}＝_new1。

3.6)在直流换流站接入C_{Dc_op}台大容量调相机的基础上，分别增加1台和2台大容量调相机，得到直流换流站母线接入的大容量调相机台数分别为C_{DC_op}+1和C_{DC_op}+2。

3.7)分别将直流换流站母线增加1台大容量调相机和增加2台大容量调相机作为当前研究方案，并根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集Γ_new，确定对应的置换代价比指标δ₁和δ₂。

3.7.1)将直流换流站母线增加1台大容量调相机作为当前研究方案，根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集Γ_new，确定对应的置换代价比指标δ₁。

3.7.2)将直流换流站母线增加2台大容量调相机作为当前研究方案，根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集Γ_new，确定对应的置换代价比指标δ₂。

具体地，计算置换代价比指标的具体过程为：

①以保持直流换流站母线电压不变为目标，通过仿真计算得到直流换流站母线侧配置的无功补偿设备容量Q_DC。

②根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集Γ_new中各元素值的比例关系，对新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站的分布式调相机配置数量进行多轮次调减，直至新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站或直流换流站的暂态电压不满足控制要求，得到新能源汇集站分布式调相机的最大调减方案C_reduce：

其中，d_n为新能源场站分布式调相机调减轮次数；N为总调减轮次数；Cd_n,i,n＝1,2，为直流换流站母线增加n台大容量调相机时排序为i的新能源汇集站分布式调相机的调减台数。

③根据新能源汇集站分布式调相机的最大调减方案和置换阈值，确定对应的置换代价比指标，其中，将直流换流站母线增加1台大容量调相机作为当前研究方案的置换代价比指标δ₁为：

将直流换流站母线增加2台大容量调相机作为当前研究方案的置换代价比指标δ₂为：

3.8)将直流换流站的大容量调相机优化变量的取值更新为C′_{DC_op}，且C′_{DC_op}＝CDC_op+1，将新能源汇集站的分布式调相机优化集Cnew1_op中的元素更新为C_{new1_op,i}-C_reduce,i，i＝1,2,…,k，其中，C_{new1_op,i}为新能源汇集站i的分布式调相机数量；C_reduce,i为新能源汇集站i的分布式调相机最大调减数量。

3.9)若置换代价比指标满足预设的要求，即置换代价比指标δ₁>1且置换代价比指标δ₂>1，则确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案；否则，将更新后的大容量调相机优化变量C′_{DC_op}作为大容量调相机优化变量C_{DC_op}，进入步骤3.6)，直至置换代价比指标满足预设的要求。

具体地，第二调相机配置方案包括换流站的大容量调相机配置优化数量C_DC2和新能源汇集站的分布式调相机配置优化方案C_new2，且C_DC2＝C_{DC_op}-1，C_new2＝C_{new1_op}。

4)针对极端方式，根据第二调相机配置方案和预先设定的暂态电压控制要求，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案，具体为：

4.1)设定新能源暂态电压控制要求和直流换流站母线暂态电压控制要求。

具体地，新能源暂态电压控制要求为UAC_new,i≤UAC_{new_tran}，i＝1,2,…,k，直流换流站母线暂态电压控制要求为UAC_DC≤UAC_{DC_tran}。其中，UAC_new,i、UAC_{new_tran}分别为新能源汇集站i的机端电压、机端暂态电压限值；UAC_DC、UAC_{DC_tran}分别为直流换流站母线电压、直流换流站母线暂态电压限值。

4.2)根据新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案，进行极端方式下系统暂态过电压仿真分析，得到暂态过电压水平最高的新能源场站所接入的新能源汇集站s。

4.3)将暂态过电压水平最高的新能源场站所接入的新能源汇集站s配置的分布式调相机数量增加1台。

4.4)判断新能源孤岛直流外送系统内所有新能源场站的暂态电压是否均满足暂态电压控制要求，若满足，则确定调相机配置补充方案C_add＝{C_add,1,C_add,2,…,C_add,i,…,C_add,k}，其中，C_add,i为新能源汇集站i补充配置分布式调相机的数量；否则，进入步骤4.2)。

4.5)根据第二调相机配置方案和调相机配置补充方案，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案。

具体地，新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案中直流换流站的大容量调相机配置数量为C_DC2，新能源汇集站的分布式调相机配置方案为C_new3＝{C_new3,1,C_new3,2,…,C_new3,i,…,C_new3,k}，其中，C_new3,i为新能源汇集站i的分布式调相机配置数量，且C_new3,i＝C_new2,i+C_add,i。

如图2所示，下面以某一新能源孤岛直流送出系统为具体实施例详细说明本发明的新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法。

1)根据新能源孤岛的装机规模、出力特性和直流额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的基础方式-“风光均匀出力+直流满送”、极端方式1“风大出力/光小出力+直流满送”和极端方式2“风小出力/光大出力+直流满送”，如下表1所示：

表1：新能源孤岛经特高压直流送出系统运行方式(单位：万千瓦)

方式	光伏出力	风电出力	直流功率
				基础方式	450	350	800
极端方式1	100	700	800
				极端方式2	800	0	800

2)针对基础方式，基于特高压直流运行短路比要求，并根据新能源汇集站无功补偿容量配置比例以及分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定第一调相机配置方案：

2.1)根据新能源场站最大无功补偿容量为装机容量的α＝25％、单台分布式调相机容量S_{d_con}＝50Mvar，计算得到各新能源汇集站的分布式调相机配置台数，具体如下表2所示：

表2：第一调相机配置方案中的分布式调相机(单位：台、万千瓦)

新能源汇集站	分布式调相机	上网容量	新能源汇集站	分布式调相机	上网容量
						切汇A	8	80	明汇	8	80
切汇B	5	50	黄汇	2	20
						切汇C	6	60	南汇A	5	50
切汇E	8	80	南汇B	5	50
						德汇	8	80	南汇C	5	50
塔汇	5	50	南汇D	5	50
						思汇	5	50	南汇E	5	50

2.2)考虑特高压直流运行短路比要求SCR_op≥3.0、接入330千伏系统的单台大容量调相机提供的短路容量S_{DC_conn}＝1488MVA、特高压直流系统无功补偿容量Q_DC＝3900Mvar，基于基础方式进行仿真计算，得到新能源孤岛为直流换流站母线提供的短路容量S_island＝13084MVA，直流换流站的大容量调相机配置台数n_DC＝10。

3)根据调相机投资成本和各新能源汇集站上网功率，对第一调相机配置方案进行优化分析，确定第二调相机配置方案：

3.1)考虑单台300Mvar大容量调相机、50Mvar分布式调相机成本分别为C_{DC_con}＝15000万元，C_{d_con}＝2500万元，计算得到置换阈值β_rp＝150000/2500＝6。

3.2)根据表2中新能源汇集站的上网容量进行降序排序，得到新能源汇集站上网的容量排序集A_new＝{80,80,80,80,60,50,50,50,50,50,50,50,50,20}，对应的新能源汇集站为{切汇A,切汇E,德汇,明汇,切汇C,切汇B,塔汇,思汇,南汇A,南汇B,南汇C,南汇D,南汇E,黄汇}。

3.3)根据新能源汇集站最低容量为20万千瓦为基准，对A_new进行归一化计算，得到新能源汇集站的上网容量归一化集合B_new＝{4,4,4,4,3,2.5,2.5,2.5,2.5,2.5,2.5,2.5,2.5,1}。

3.4)根据置换阈值β_rp和上网容量归一化集合B_new，计算各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集Γ_new＝{0.6,0.6,0.6,0.6,0.45,0.375,0.375,0.375,0.375,0.375,0.375,0.375,0.375,0.15}。

3.5)分别将直流换流站母线增加1台大容量调相机和增加2台大容量调相机作为当前研究方案，并根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集Γ_new，确定对应的置换代价比指标δ₁和δ₂，直至δ₁>1和δ₂>1同时成立，得到第二调相机配置方案，其中，直流换流站的大容量调相机配置数量C_Dc2＝15，新能源汇集站的分布式调相机配置优化方案C_new2＝{4,4,4,2,3,2,2,4,1,2,2,2,2,2}，具体计算过程及结果如下表3所示：

表3：第二调相机配置方案(单位：台)

4)针对极端方式，基于预先设定的暂态电压控制要求，并根据第二调相机配置方案，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案：

4.1)设定新能源暂态电压控制要求为UAC_{new_tran}＝1.3p.u.，直流换流母线暂态电压控制要求为UAC_{DC_tran}＝1.3p.u.。

4.2)针对极端方式1“风大出力/光小出力+直流满送”，进行系统暂态过电压仿真分析，对暂态过电压水平最高的新能源场站所接入的新能源汇集站逐台调增分布式调相机，直至系统内新能源、直流均满足暂态电压控制要求，得到极端方式1下的调相机配置补充方案。

4.3)针对极端方式2“风小出力/光大出力+直流满送”，进行系统暂态过电压仿真分析，对暂态过电压水平最高的新能源场站所接入的新能源汇集站逐台调增分布式调相机，直至系统内新能源、直流均满足暂态电压控制要求，得到极端方式2下的调相机配置补充方案。

4.4)综合第二调相机配置方案和调相机配置补充方案，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案，如下表4所示：

表4：最终的调相机配置方案(单位：台)

综上所述，本发明可以优化新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方案，在满足新能源、换流站暂态电压控制要求的基础上，优化系统配置的调相机配置方案经济性，具有较高的实用价值。

实施例2

本实施例提供一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置系统，包括：

方式确定模块，用于确定新能源孤岛直流外送系统的基础方式和极端方式。

第一调相机配置方案确定模块，用于针对基础方式，根据直流运行短路比要求以及新能源孤岛直流外送系统内分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案。

第二调相机配置方案确定模块，用于对第一调相机配置方案进行优化分析，确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案。

最终调相机配置方案确定模块，用于针对极端方式，根据第二调相机配置方案和预先设定的暂态电压控制要求，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案。

实施例3

本实施例提供一种与本实施例1所提供的新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法对应的处理设备，处理设备可以是用于客户端的处理设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等，以执行实施例1的方法。

所述处理设备包括处理器、存储器、通信接口和总线，处理器、存储器和通信接口通过总线连接，以完成相互间的通信。存储器中存储有可在处理设备上运行的计算机程序，处理设备运行计算机程序时执行本实施例1所提供的新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法。

在一些实现中，存储器可以是高速随机存取存储器(RAM：Random AccessMemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

在另一些实现中，处理器可以为中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)等各种类型通用处理器，在此不做限定。

实施例4

本实施例提供一种与本实施例1所提供的新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法对应的计算机程序产品，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本实施例1所述的新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意组合。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法，其特征在于，包括：

确定新能源孤岛直流外送系统的基础方式和极端方式；

针对基础方式，根据直流运行短路比要求以及新能源孤岛直流外送系统内分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案；

对第一调相机配置方案进行优化分析，确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案；

针对极端方式，根据第二调相机配置方案和暂态电压控制要求，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案。

2.如权利要求1所述的一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法，其特征在于，所述基础方式和极端方式均包括新能源孤岛直流外送系统的光伏出力、风电出力和直流功率。

3.如权利要求1所述的一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法，其特征在于，所述针对基础方式，根据直流运行短路比要求以及新能源孤岛直流外送系统内分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案，包括：

根据新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站无功补偿容量配置比例以及分布式调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站的分布式调相机配置数量；

针对基础方式，基于直流运行短路比要求，并根据大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统内直流换流站的大容量调相机配置数量；

根据新能源汇集站的分布式调相机配置数量和直流换流站的大容量调相机配置数量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案。

4.如权利要求3所述的一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法，其特征在于，所述对第一调相机配置方案进行优化分析，确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案，包括：

计算新能源孤岛直流外送系统内各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集；

设定直流换流站的大容量调相机优化变量C_{DC_op}等于第一调相机配置方案中的大容量调相机配置数量，设定新能汇集站的分布式调相机优化集C_{new1_op}等于第一调相机配置方案中的分布式调相机配置数量；

在直流换流站接入C_{DC_op}台大容量调相机的基础上，分别增加1台和2台大容量调相机，得到对应直流换流站母线接入的大容量调相机台数C_{DC_op}+1和C_{DC_op}+2；

分别将直流换流站母线增加1台大容量调相机和增加2台大容量调相机作为当前研究方案，并根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集，确定对应的置换代价比指标；

将直流换流站的大容量调相机优化变量更新为C′_{DC_op}，且C′_{DC_op}＝C_{DC_op}+1，将新能源汇集站的分布式调相机优化集C_{new1_op}中的元素更新为C_{new1_op，i}-C_reduce，i，i＝1，2，...，k，其中，C_{new1_op，i}为新能源汇集站i的分布式调相机数量；C_reduce，i为新能源汇集站i的分布式调相机最大调减数量；

若置换代价比指标满足预设的要求，则确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案；否则，将更新后的大容量调相机优化变量C′_{DC_op}作为大容量调相机优化变量C_{DC_op}重新进行计算，直至置换代价比指标满足预设的要求。

5.如权利要求4所述的一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法，其特征在于，所述计算各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集，包括：

根据调相机投资成本，计算单台大容量调相机对分布式调相机的置换阈值；

根据各新能源汇集站的新能源上网容量进行降序排序，得到新能源汇集站上网的容量排序集；

以各新能源汇集的最低容量为基准对新能源汇集站上网的容量排序集进行归一化计算，得到新能源汇集站的上网容量归一化集合；

根据置换阈值和上网容量归一化集合，计算各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集。

6.如权利要求5所述的一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法，其特征在于，所述分别将直流换流站母线增加1台大容量调相机和增加2台大容量调相机作为当前研究方案，并根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集，确定对应的置换代价比指标，包括：

以保持直流换流站母线电压不变为目标，通过仿真计算得到直流换流站母线侧配置的无功补偿设备容量；

根据各新能源汇集站的分布式调相机置换因子集中各元素值的比例关系，对新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站的分布式调相机配置数量进行多轮次调减，直至新能源孤岛直流外送系统内新能源汇集站或直流换流站的暂态电压不满足控制要求，得到新能源汇集站分布式调相机的最大调减方案；

根据新能源汇集站分布式调相机的最大调减方案和置换阈值，确定对应的置换代价比指标。

7.如权利要求1所述的一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法，其特征在于，所述针对极端方式，根据第二调相机配置方案和暂态电压控制要求，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案，包括：

根据新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案，进行极端方式下系统暂态过电压仿真分析，得到暂态过电压水平最高的新能源场站所接入的新能源汇集站；

将暂态过电压水平最高的新能源场站所接入的新能源汇集站配置的分布式调相机数量增加1台；

判断新能源孤岛直流外送系统内所有新能源场站的暂态电压是否均满足预设的暂态电压控制要求，若满足，则确定调相机配置补充方案；否则，重新进行极端方式下系统暂态过电压仿真分析；

根据第二调相机配置方案和调相机配置补充方案，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案。

8.一种新能源孤岛直流外送系统的调相机配置系统，其特征在于，包括：

方式确定模块，用于确定新能源孤岛直流外送系统的基础方式和极端方式；

第一调相机配置方案确定模块，用于针对基础方式，根据直流运行短路比要求以及新能源孤岛直流外送系统内分布式调相机和大容量调相机的额定容量，确定新能源孤岛直流外送系统的第一调相机配置方案；

第二调相机配置方案确定模块，用于对第一调相机配置方案进行优化分析，确定新能源孤岛直流外送系统的第二调相机配置方案；

最终调相机配置方案确定模块，用于针对极端方式，根据第二调相机配置方案和暂态电压控制要求，确定新能源孤岛直流外送系统的最终调相机配置方案。

9.一种处理设备，其特征在于，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理设备执行时用于实现权利要求1-7中任一项所述的新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法对应的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现权利要求1-7中任一项所述的新能源孤岛直流外送系统的调相机配置方法对应的步骤。

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