风储电站主动参与电网调压控制方法

本发明属于风力能源控制策略，涉及风储电站主动参与电网调压控制方法。

背景技术：

1、大量新能源发电机组(风电、光伏等)不断向电力系统渗透，新能源发电对电力系统结构以及运行稳定性产生了不可避免的影响。因此，如何安全且经济地降低新能源发电系统并网损耗，新能源发电系统主动参与电压调节控制的能力探究，成为当下关于新能源发电的热点研究内容之一。

2、目前，针对风储电站主动参与电网电压调节控制的研究，但其中研究仅从无功角度出发对新能源发电机组接入电网进行优化，而并未考虑到通过储能系统来平缓新能源发电机组出力波动的作用，导致无功调节力度不一致，导致电网损耗较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种风储电站主动参与电网调压控制方法，解决了现有技术中存在的电网损耗较大的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，风储电站主动参与电网调压控制方法，包括以下步骤：

3、步骤1、根据风储电站的集群点电压值，得到风储电站并网点电压的控制目标；

4、步骤2、根据风储电站并网点电压和电网电压的关系，建立风储电站参与电网主动调压的上层无功优化模型；

5、步骤3、根据风储电站场内电压调节特性、风储电站无功电压调节对有功损耗的影响，建立风储电站参与电网主动调压的下层无功优化模型；

6、步骤4、对上层无功优化模型进行求解，将结果输入下层无功优化模型，并对其求解，得到风储电站主动参与电网调压控制方法。

7、本发明的特点还在于：

8、步骤3中风储电站并网点电压和电网电压的关系如下：

9、

10、上式中，u、upcc分别为集群点、并网点电压，ppcc、qpcc分别为风储电站输出的有功、无功功率，rg、xg为并网点到电网的输电线路的阻抗。

11、步骤3中上层无功优化模型包括：

12、以风力发电机组群并网点电压的偏差值最小为目标函数：

13、minf1＝|upcc-uobj|                      (2)；

14、约束条件为：

15、风储电站的输出功率约束：

16、

17、上式中，ux、uy为所对应的第x个、第y个节点的电压，gxy、bxy分别为其对应的两节点之间的电导、电纳，δxy为其对应的两节点之间的电压相角差，ns为风储电站其系统所具有的节点总数量；

18、风储电站实际发出的无功功率qset与并网点电压upcc约束：

19、

20、上式中，∑qwt-max为风电场风电机组群的所产生的最大无功容量，qbess-max、qsvg_max分别为svg、bess的最大无功容量，upcc_max、upccmin分别为其并网点

21、电压的上下限。

22、步骤4中风储电站场内电压调节特性包括风电机组接入点电压，则任一回集电线路中第i组风电机组接入点电压ui表示为：

23、

24、上式中，u′pcc为风储电站并网点低压侧电压，pk、qk分别为第k组风电机组发出的有功、无功功率，rk+jxk为第k组与第k-1组风电机组间的线路阻抗，ik为流过第k段集电线路的电流，ri为第i组风电机组间线路电阻，xi为第i组风电机组间的线路电抗，m为风电机组的总数。

25、风储电站内部集电线路总的有功损耗为：

26、

27、第i段线引起的有功损耗δpi，loss为：

28、

29、上式中，n′为相邻风电机组间的集电线路的总段数。

30、下层无功优化模型为：以场内各组风电机组接入点电压均方差最小为目标函数：

31、

32、上式中，n为风电场内部风电机组数；

33、以场内集电线路有功损耗最小为目标，建立目标函数如下：

34、

35、约束条件为：

36、等式约束

37、

38、不等式约束

39、

40、上式中，pwti、qwti分别为第i组风力发电机组的有功出力和无功出力，qwti_max、qwti_min分别为第i组风力发电机组的无功出力的上下限，qsvg为svg无功出力，qsvg_max、qsvg_min为svg无功出力的上下限，qbess为bess的无功出力，qbess_max、qbess_min为bess无功出力的上下限，ui_max、ui_min分别为第i组风电机组接入点电压上、下限。

41、步骤4具体为：利用粒子群算法对上层无功优化模型进行求解，获得风储电站中风电机组无功出力qk，将结果输入下层无功优化模型，并利用粒子群算法对下层无功优化模型求解，获得一组pareto最优解集，并通过模糊隶属度函数选择最优折中解，得到待优化时间段内风储电站主动参与电网调压控制方法。

42、步骤4中模糊隶属度函数计算公式为：

43、

44、

45、上式中，mobj为目标函数的数量，μx为最终标准化的满意度，为帕累托解集中解x对应第t个目标函数值的适应度值，f t,max,f t,min为第t个目标函数值的最大和最小适应度值。

46、本发明的有益效果是：本发明风储电站主动参与电网调压控制方法，以各风机组、储能系统及svg的无功出力为变量，建立系统网损和电压偏移最小的多目标有功无功协调优化模型，兼顾电压质量与系统运行经济性，增大无功调节裕度，改善并网点电压水平，进而减小电网损耗。

技术特征：

1.风储电站主动参与电网调压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的风储电站主动参与电网调压控制方法，其特征在于，步骤3中风储电站并网点电压和电网电压的关系如下：

3.根据权利要求2所述的风储电站主动参与电网调压控制方法，其特征在于，步骤3中所述上层无功优化模型包括：

4.根据权利要求1所述的风储电站主动参与电网调压控制方法，其特征在于，步骤4中所述风储电站场内电压调节特性包括风电机组接入点电压，则任一回集电线路中第i组风电机组接入点电压ui表示为：

5.根据权利要求4所述的风储电站主动参与电网调压控制方法，其特征在于，下层无功优化模型为：以场内各组风电机组接入点电压均方差最小为目标函数：

6.根据权利要求1所述的风储电站主动参与电网调压控制方法，其特征在于，步骤4具体为：利用粒子群算法对所述上层无功优化模型进行求解，获得风储电站中风电机组无功出力qk，将结果输入下层无功优化模型，并利用粒子群算法对下层无功优化模型求解，获得一组pareto最优解集，并通过模糊隶属度函数选择最优折中解，得到待优化时间段内风储电站主动参与电网调压控制方法。

7.根据权利要求6所述的风储电站主动参与电网调压控制方法，其特征在于，步骤4中所述模糊隶属度函数计算公式为：

技术总结
本发明公开了风储电站主动参与电网调压控制方法，包括：根据风储电站的集群点电压值，得到风储电站并网点电压的控制目标；根据风储电站并网点电压和电网电压的关系，建立风储电站参与电网主动调压的上层无功优化模型；根据风储电站场内电压调节特性、风储电站无功电压调节对有功损耗的影响，建立风储电站参与电网主动调压的下层无功优化模型；对上层无功优化模型进行求解，将结果输入下层无功优化模型，并对其求解，得到风储电站主动参与电网调压控制方法。建立系统网损和电压偏移最小的多目标有功无功协调优化模型，减小损耗，同时提供电电压支撑。

技术研发人员：陈柏宇,曹戈,郭泽宇,党鹏飞,毛英
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15