一种基于二次约束二次优化的含海上风电场电压无功优化控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风力发电领域，尤其是一种基于二次约束二次优化的含海上风电场电 压无功优化控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着煤、石油、天然气等化石类不可再生能源的日益枯竭和全球生态环境的不断 恶化，如何实现社会经济和生态环境协调发展成为了世界各国亟待解决的重大课题。在此 背景下、利用洁净能源、可再生能源取代化石类、不可再生能源就越来越受到人们的重视， 并成为了全世界的热点。对洁净能源的研宄进程中，由于风能的清洁性、可再生性、丰富的 储量以及人类利用风能的悠久历史使其得到了优先发展。作为风能利用的一种形式，同时 也是技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的可再生能源开发方式之一，风力发电 技术越来越受到各国的重视并得到了广泛的开发和应用。目前各种新技术、新材料日益更 新，现代风力发电机组的运行效率和并网特性都得到了很大的改善。
[0003] 海上风电场具有风速高、风力稳定、干扰少、发电量大等优势，已成为未来风电发 展的重要选择。国际上尤其是欧洲，海上风电已经得到了非常足够的重视，德国、丹麦、英 国等欧洲国家已步入海上风电的规模化开发阶段。欧洲风能协会（EuropeanWindEnergy Association)预测，到2030年，海上/离岸风力发电可满足欧盟17%的电力需求。而中国 还处于起步阶段，有着巨大的发展空间。一方面，中国拥有十分丰富的近海风资源，相对于 陆上风机而言，海上风机得益于海面上更强劲、更稳定的风资源，可以产生更多的电能。有 数据显示，我国近海10米水深的风能资源约1亿千瓦，近海20米水深的风能资源约3亿千 瓦，近海30米水深的风能资源约4. 9亿千瓦。另一方面，我国东部沿海地区海上风能资源 丰富且距离负荷中心近，具备大规模发展的资源条件和市场需求，开发海上风电可有效改 善东部电力供应结构能源供应情况。海上风电发展或可成为增加可再生能源普及率的关键 之一，因此，大力推动我国海上风电发展，对缓解沿海地区用电紧张局面，有效应对气候变 化等都具有十分重要的作用，是我国能源战略的一个重要内容。
[0004] 由于风电具有很强随机性和波动性，海陆风在一些地区的日变化呈现反调峰性， 大规模海上风电接入电网后，会给电网的运行、调度带来挑战。因此，为了保证大规模风电 接入后的电网安全，迫切需要针对大规模、高集中度海上风电并网关键问题，系统地开展大 规模、高集中度海上风电并网后与电网的交互影响等基础理论和核心技术研宄，促进建设 电网友好型风电场和风电友好型电网建设，实现我国海上风电发展预期目标。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种基于二次约束二次优化的含海上风 电场电压无功优化控制方法。
[0006] 本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种基于二次约束二次优化的含海上风 电场电压无功优化控制方法，将变压器支路看作是一条普通支路串接一理想变比，引入中 间节点的电压相量eik+jfik，则KkTk=ejk，f；kTk=fjk，由此可以将变压器支路两端的有功 及无功潮流描述为eik、fik、及f\k的二次函数，对于并联补偿器的补偿节点i，补偿无功 为A ，引入辅助变量+/2)，即Ui为节点i电压幅值的平方，则有Qcd = UiBi,经过上述处理，直角坐标下电压无功优化问题在数学上可以描述为如下的二次约束二 次规划问题：
【主权项】
1. 一种基于二次约束二次优化的含海上风电场电压无功优化控制方法，其特征是： 将变压器支路看作是一条普通支路串接一理想变比，引入中间节点的电压相量 eik+jfik，则的术二e化，fekTk= f A，由此可W将变压器支路两端的有功及无功潮流描述为 eik、fik、6ek及f ek的二次函数，对于并联补偿器的补偿节点1，补偿无功为包,? +护!) A， 引入辅助变量=片+尤)，即Ui为节点i电压幅值的平方，则有Q。1= U斯，经过上述处 理，直角坐标下电压无功优化问题在数学上可W描述为如下的二次约束二次规划问题： minOb j (e, f, U, B, T, Qg) s. t.
式中，Obj(e，f，B，T，Qe)为目标函数，一般为网损化、。、內、ei、fi、Pw、Qw、Pu和 Qu分别表示节点i的电压幅值的平方、电压幅值下限、电压幅值上限、电压相量实部、电压 相量虚部、电源有功注入、电源无功注入、有功负荷和无功负荷，Bi为并联补偿设备i的并联 电纳，Tk为变压器有载调压抽头k的标么变比，S W为所有拓扑点的集合，S。为所有机端拓扑 点的集合，或为并联补偿设备的集合，St为变压器有载调压抽头的集合。
2. 根据权利要求1所述的基于二次约束二次优化的含海上风电场电压无功优化控制 方法，其特征是；引入人工变量S典反映节点i的电压越限量，并通过在目标函数中引入对 电压越限量的惩罚W体现对电网电压品质的要求，则电压无功优化问题可描述如下：
式中，K和巳分别为压缩后的电压上下限，s为节点i引入的松弛量，表征节点电压 越限量，W表示在目标函数中对电压越限进行惩罚的权重。
【专利摘要】本发明涉及一种基于二次约束二次优化的含海上风电场电压无功优化控制方法，将变压器支路看作是一条普通支路串接一理想变比，引入中间节点的电压相量eik+jfik，则eckTk＝ejk，fckTk＝fjk，由此可以将变压器支路两端的有功及无功潮流描述为eik、fik、eck及fck的二次函数，对于并联补偿器的补偿节点i，补偿无功为引入辅助变量即Ui为节点i电压幅值的平方，则有Qci＝UiBi，经过上述处理，直角坐标下电压无功优化问题在数学上可以描述为二次约束二次规划问题。电压无功优化以电网运行的安全性作为约束条件，以提高电网运行的经济性作为优化目标，实现全网无功的综合优化。
【IPC分类】H02J3-16
【公开号】CN104600706
【申请号】CN201410831828
【发明人】孙维真, 杨勇, 张静, 倪秋龙, 叶琳, 王超, 石博隆
【申请人】国家电网公司, 国网浙江省电力公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月26日