基于高载能负荷参与调节的无功补偿装置配置方法与流程

本发明涉及电网无功补偿
技术领域：
，具体地，涉及基于高载能负荷参与调节的无功补偿装置配置方法。
背景技术：
：近年来，大规模新能源基地集中接入容量的快速发展，但系统外送能力及调峰能力不足严重制约了新能源的消纳，为缓解新能源消纳问题，目前考虑挖掘负荷侧调节能力，将高载能负荷纳入调节进行新能源消纳。然而当前无功补偿装置配置方案在规划时未考虑这一新形势，可能无法满足高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网的电压调节需求，因此，需要一种新的无功补偿装置配置方法来解决高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网的无功装置配置问题。技术实现要素：本发明的目的在于，针对上述问题，提出基于高载能负荷参与调节的无功补偿装置配置方法，以克服上述缺陷。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于高载能负荷参与调节的无功补偿装置配置方法，主要包括：步骤1：获取规划数据，形成基础规划潮流状态，执行步骤2；步骤2：施加新能源出力波动，形成待优化组合潮流状态，执行步骤3；步骤3：对所述待优化组合潮流状态进行计算，判断已有的无功补偿装置投切方式是否能够保持电网电压不越限，若是，则执行步骤5，若否，则执行步骤4；步骤4：对不能够保持电压不越限的组合潮流状态建立无功补偿装置配置优化模型，进行无功补偿装置优化配置；步骤5：高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置结束。进一步地，步骤2中，所述施加新能源出力波动具体为，施加1min新能源出力波动。进一步地，步骤1中，所述规划数据包括高载能负荷数据和新能源规划数据，具体包括高载能负荷参与调节的最大用电功率和新能源最大出力。进一步地，步骤4具体包括，步骤401：选取新增无功补偿装置备选节点；步骤402：设置静动态无功容量权重系数；步骤403：建立无功补偿装置配置优化模型。进一步地，步骤403中，所述优化模型包括：目标函数，具体为以加权新增无功补偿装置容量最小为目标函数，所述和分别为节点i新增电容量和电抗容量；所述和为节点i新增svc容量的下限和上限，α为电容电抗器容量权重系数，β为svc容量权重系数；约束条件，具体包括各节点有功功率平衡等式约束条件，非新增设备备选节点无功功率平衡等式约束条件，新增设备备选节点无功平衡不等式约束条件和各节点电压不等式约束条件；所述等式约束为，所述不等式约束条件为，所述pik和qik分别为状态k下节点i的注入有功功率和无功功率，gij和bij分别为节点i与j的互电导和互电纳，δijk为状态k下节点i与j的电压相角差，δijm为状态m下节点i与j的电压相角差，uik为状态k下节点i的电压幅值，uim为状态m下节点i的电压幅值，ujk为状态k下节点j的电压幅值，ujm为状态m下节点j的电压幅值，uimin、uimax分别为节点i的容许电压下限及上限，和为节点i新增电容量和电抗容量，和为节点i新增svc容量的下限和上限；nn为节点编号集合，np为备选无功补偿装置装设节点编号集合；s为组合潮流状态编号集合，s0为基础规划潮流状态编号，s1为1min新能源波动下潮流状态编号集合，所述组合潮流状态编号集合s＝s0∪s1。本发明各实施例的基于高载能负荷参与调节的无功补偿装置配置方法，由于针对高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置，考虑了新能源的波动性及高载能负荷的可调节性，提供了有效的无功补偿装置配置方法，可为高载能负荷参与大规模新能源消纳新形势下的电网无功补偿装置配置提供技术支持。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明实施例所述的基于高载能负荷参与调节的无功补偿装置配置方法的流程图；图2为本发明实施例所述的甘肃河西电网结构示意图；图3为本发明实施例所述的某一现有无功补偿装置投切组合下，组合潮流状态的电压情况示意图；图4为本发明实施例所述的当前配置不满足要求，保持节点电压满足下限范围时的电压情况示意图；图5为本发明实施例所述的经优化配置无功补偿装置后，补偿电压情况图。具体实施方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1图1是高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置方法的流程图。本发明提供的高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置方法包括：s1：获取高载能负荷、新能源等规划数据，包括高载能负荷参与调节的最大用电功率，新能源最大出力等，形成基础规划潮流状态s0；s2：在s1的基础上施加1min新能源出力波动，形成组合潮流状态；记1min新能源波动下潮流状态编号集合为s1，待优化组合潮流状态编号集合为s，s＝s0∪s1；s3：对s2所形成的待优化组合潮流状态s进行计算，判断是否存在一种已有无功补偿装置投切方式使得电压满足要求，若不存在，转s4，若存在，转s5；s4：对组合潮流状态s建立无功补偿装置配置优化模型，进行无功补偿装置优化配置；s5：高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置结束。上述s4包括以下步骤：s401：选取新增无功补偿装置备选节点，记备选无功补偿装置装设节点编号集合为np；s402：设置静动态无功容量权重系数分别为α，β；s403：建立无功补偿装置配置优化模型。上述s403建立的优化模型包括：目标函数：以加权新增无功补偿装置容量最小为目标函数；确定优化模型的目标函数：约束条件：各节点有功功率平衡等式约束，非新增设备备选节点无功功率平衡等式约束，新增设备备选节点无功平衡不等式约束，各节点电压不等式约束。等式约束：不等式约束条件：pik、qik为状态k下节点i的注入有功、无功，gij、bij为节点i与j的互电导、互电纳，δijk为状态k下节点i与j的电压相角差，δijm为状态m下节点i与j的电压相角差，uik为状态k下节点i的电压幅值，uim为状态m下节点i的电压幅值，ujk为状态k下节点j的电压幅值，ujm为状态m下节点j的电压幅值，uimin、uimax分别为节点i的容许电压下限及上限，为节点i新增电容、电抗容量，为节点i新增svc容量的下限和上限，nn为节点编号集合，np为备选无功补偿装置装设节点编号集合；s为组合潮流状态编号集合，s0为基础规划潮流状态编号，s1为1min新能源波动下潮流状态编号集合，组合潮流状态编号集合s＝s0∪s1；α为电容电抗器容量权重系数，β为svc容量权重系数。实施例2：以甘肃河西电网为例，结构示意图如图2所示，表1是甘肃河西电网已有无功补偿配置。本发明提供的高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置方法包括：表1甘肃河西电网已有无功配置s1：获取高载能负荷、新能源等规划数据，包括高载能负荷参与调节的最大用电功率，新能源最大出力等，形成基础规划潮流状态s0；三处高载能负荷功率最大用电功率分别为(东兴铝业735mw，三新硅业252mw，酒钢虚拟负荷-180.9mw)，风光电最大出力为各地区最大接纳能力，其中敦煌地区出力1530mw、玉门地区出力700mw、张掖地区出力1940mw。s2：在s1的基础上施加1min新能源出力波动，形成待优化组合潮流状态，记1min新能源波动下潮流状态编号集合为s1，待优化组合潮流状态编号集合为s，s＝s0∪s1；1min最大波动以0.95概率为10％，因此这里施加±10％新能源出力波动。由于当前状态为河西地区网架最大承受状态，因此，仅考虑-10％新能源出力波动。s3：对s2所形成的待优化组合潮流状态s进行计算，判断是否存在一种已有无功补偿装置投切方式使得电压满足要求，若不存在，转s4，若存在，转s5；表2及表3为甘肃网架750kv及330kv节点编号，某一现有无功补偿装置投切组合下，组合潮流状态的电压情况如图3所示；表2750节点编号编号节点名1甘敦煌712甘沙州713甘酒泉714甘河西71表3330节点编号编号节点名编号节点名1甘黑河3125甘骆驼城312甘张电3126甘干东313甘张掖3127甘武威热电314甘民乐开3128甘桥68315甘山丹3129甘干北316甘金昌电厂3130甘敦煌317甘古浪3131甘桥西318甘红沙岗3132甘金塔319甘金热3133甘麻黄3110甘双湾3134甘酒泉热电3111甘上河湾3135甘瓜州3112甘河西3136甘红柳3113甘东大滩3137甘干西3114甘雷台3138甘昌西3115甘金昌变3139甘玉门3116甘安623140甘酒泉3117甘安43141甘阿克塞3118甘安233142甘月牙泉3119甘桥湾3143甘沙州3120甘桥13144甘玉门东开3121甘桥23145甘嘉峪关3122甘布隆3146甘酒钢3123甘桥东3147甘雄关3124甘凉州3148甘东兴铝业31由图3可知，对于甘肃河西当前网架约束，现有无功装置足以保持电网电压于允许范围之内，因此在该情形下，无需新增无功补偿装置。电压并未越限，转到s5。s5：高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置结束。实施例3考虑甘肃河西未来网架，本发明提供的高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置方法包括：s1：获取高载能负荷、新能源等规划数据，包括高载能负荷参与调节的最大用电功率，新能源最大出力等，形成基础规划潮流状态s0；三处高载能负荷功率最大用电功率分别为(东兴铝业735mw，三新硅业252mw，酒钢虚拟负荷-180.9mw)，风光电最大出力为各地区最大接纳能力，风光电出力最大出力为8220mw。s2：在s1的基础上施加1min新能源出力波动，形成待优化组合潮流状态，记1min新能源波动下潮流状态编号集合为s1，待优化组合潮流状态编号集合为s，s＝s0∪s1；1min最大波动以0.95概率为10％，因此这里施加±10％新能源出力波动。s3：对s2所形成的待优化组合潮流状态s进行计算，判断是否存在一种已有无功补偿装置投切方式使得电压满足要求。经计算，当前配置不满足要求，保持节点电压满足下限范围时的电压情况如图4所示。由图4可知，该场景下，整体容性无功充足，酒钢铝厂(东兴铝业)及雄关330节点(即酒泉地区高载能接入节点)容性无功不足；新能源出力向下波动10％情况下，多节点电压越上限。s4：对上述不满足电压约束的组合潮流状态s建立无功补偿装置配置优化模型，进行无功补偿装置优化配置，于酒钢铝厂即东兴铝业加设60mvar电容器，无需增加svc装置。补偿后电压情况如图5所示：图5表明经优化配置无功补偿装置，该场景下电压满足要求。s5：高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置结束。上述s4包括以下步骤：s401：选取新增无功补偿装置备选节点，记备选无功补偿装置装设节点编号集合为np；s402：设置静动态无功容量权重系数分别为α＝1，β＝10；s403：建立无功补偿装置配置优化模型。目标函数：以加权新增无功补偿装置容量最小为目标函数；确定优化模型的目标函数：约束条件：各节点有功功率平衡等式约束，非新增设备备选节点无功功率平衡等式约束，新增设备备选节点无功平衡不等式约束，各节点电压不等式约束。等式约束：不等式约束条件：pik、qik为状态k下节点i的注入有功、无功，gij、bij为节点i与j的互电导、互电纳，δijk为状态k下节点i与j的电压相角差，uik为状态k下节点i的电压幅值，为节点i新增电容、电抗容量，为节点i新增svc容量的下限和上限、电抗容量，nn为节点编号集合，np为备选无功补偿装置装设节点编号集合；s为组合潮流状态编号集合，s0为基础规划潮流状态编号，s1为1min新能源波动下潮流状态编号集合，组合潮流状态编号集合s＝s0∪s1；α为电容电抗器容量权重系数，β为svc容量权重系数。本方法针对高载能负荷参与调节的大规模新能源接入电网无功补偿装置配置，考虑了新能源的波动性及高载能负荷的可调节性，提供了有效的无功补偿装置配置方法，可为高载能负荷参与大规模新能源消纳新形势下的电网无功补偿装置配置提供技术支持。最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12