风电场无功功率需求目标值在多种无功源中的分配方法与流程

本发明涉及输电网，特别涉及一种风电场无功功率需求目标值在多种无功源中的分配方法。

背景技术：

1、随着清洁能源技术的推广，风力发电作为一种重要的清洁能源，得到了快速的发展。目前双馈风电系统、直驱永磁风电系统是变速恒频风电技术的主流系统。

2、双馈风电机组能提供的无功功率包括定子无功功率和网侧变换器(gsc)的无功调节能力。直驱永磁风电系统由于存在ac-dc-ac环节(dc:直流，direct current。ac:交流，alternating current)，发电系统向电网输出无功功率的能力仅取决于网侧变换器的无功调节能力。两种风电系统的网侧变换器可以四象限运行，具备双向无功功率调节能力，既可以发出无功功率，也可以吸收无功功率。

3、由于风电系统的有功、无功可独立调节，且具备双向无功功率调节能力，不但作为有功电源向电网发出电能，也可作为无功电源调整电网电压或对邻近的无功用户提供无功补偿作用。

4、同时，根据相关国家标准，风电场均配置了动态无功补偿装置，即静止无功发生器static var generator，这也是重要的无功电源。svg因其输出功率可平缓调整以控制电力系统中的特定参数，输出端可独立发出或吸收可控的有功和无功功率，所以在暂态稳定、动态电压控制、功率振荡阻尼、电压闪变控制等方面改善电力系统性能。

技术实现思路

1、为了充分利用风电场中重要的无功源(风电场m台机组和n台svg)，本发明针对上述风电场，提供一种风电场无功功率需求目标值在各种无功源之间的分配策略，实现风电场无功功率需求目标值在风机和svg，各风机之间以及各风机的定子和网侧变换器之间分配的方法，既可以充分利用各类无功源的无功调整能力，又能发挥各自的特点，并预留一定的svg容量满足事故时动态无功支撑的作用。

2、为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

3、一种风电场无功功率需求目标值在多种无功源中的分配方法，包括以下步骤：

4、步骤一，计算得到风电场下一个调整周期的无功功率需求目标值，并确定风电场中包括svg和风机在内的所有无功源的无功可调整范围；

5、步骤二，基于无功功率需求目标值，首先根据svg的总容量来按照预定比例分配无功功率，从而得到svg无功功率需求目标值，然后将剩余的无功功率需求分配给各风机来作为风机无功功率需求目标值；

6、步骤三，将svg无功功率需求目标值分配给各台svg；并将风机无功功率需求目标值分配给各台风机；

7、步骤四，风电场综合控制系统和风电场avc子站根据步骤二和步骤三得出的分配结果，调整各无功源的无功出力。

8、所述的方法，所述的步骤一中，下一个调整周期的无功功率需求目标值，是根据风电场并网点实际电压水平和电压目标值的偏差δv和灵敏度矩阵c之间的关系得到总无功功率需求目标值其中上标*表示目标值，t表示当前调整周期，t+1表示下一个调整周期；

9、风电场中所有无功源下一个周期的无功可调整范围是风电场avc子站从风电场综合控制系统中得到的。

10、所述的方法，所述的步骤二中，svg无功功率需求目标值为其中k为小于1的系数，qsvg表示svg无功功率需求值，上标*表示目标值，t表示当前调整周期，t+1表示下一个调整周期；

11、风机无功功率需求目标值

12、所述的方法，所述的步骤三中，将svg无功功率需求目标值分配给各台svg，是在n台svg之间进行按平均分配的原则进行分配：

13、

14、其中表示第k台svg在下一个调整周期的无功功率需求目标分配值。

15、所述的方法，所述的步骤三中，将风机无功功率需求目标值分配给各台风机，是首先在各风机之间分配风机无功功率需求目标值；然后再根据各风机分配得到的单风机无功功率需求目标值，在对应的单一风机的定子与网侧变换器之间进行分配。

16、所述的方法，在各风机之间分配风机无功功率需求目标值是按m台风机各自的可调整无功功率的比例分配，即

17、

18、其中，为所有风机在下一个调整周期的总无功需求目标值；为第i台风机在下一个调整周期的无功功率的需求目标值；为第i台风机在下一个调整周期的最大无功调整量；为所有风机在下一个调整周期的无功最大调整量。

19、所述的方法，在单一风机的定子与网侧变换器之间进行分配包括：

20、对于直驱永磁风电系统，单台风机的无功需求值全部分配给网侧变换器，即

21、

22、其中表示第i台风机在下一个调整周期的无功功率的需求目标值，表示第i台风机的网侧变换器在下一个调整周期的无功功率的需求目标值；

23、对于双馈风电系统，定子的无功需求值取极限值，即

24、

25、其中表示定子在下一个调整周期的最大无功调整量，表示定子在下一个调整周期的无功功率的需求目标值；

26、再将剩余部分分配至网侧变换器，即

27、

28、其中表示第i台风机的网侧变换器在下一个调整周期的无功功率的需求目标值。

29、所述的方法，所述的步骤一中，如果计算得到的风电场下一个调整周期的无功功率需求目标值大于风电场中所有无功源的无功可调整范围，则将风电场中所有无功源均按最高无功调整能力进行调整。

30、本发明的技术效果在于，本发明实现了风电场无功功率需求目标值在svg和风机，各风机之间以及各风机的定子和网侧变换器之间分配的方法，既可以充分利用各类无功源的无功调节能力，又能发挥各自的特点，并预留一定的svg容量满足事故时动态无功支撑的作用。

技术特征：

1.一种风电场无功功率需求目标值在多种无功源中的分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤一中，下一个调整周期的无功功率需求目标值，是根据风电场并网点实际电压水平和电压目标值的偏差δv和灵敏度矩阵c之间的关系得到总无功功率需求目标值其中上标*表示目标值，t表示当前调整周期，t+1表示下一个调整周期；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤二中，svg无功功率需求目标值为其中k为小于1的系数，qsvg表示svg无功功率需求值，上标*表示目标值，i表示当前调整周期，t+1表示下一个调整周期；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤三中，将svg无功功率需求目标值分配给各台svg，是在n台svg之间进行按平均分配的原则进行分配：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤三中，将风机无功功率需求目标值分配给各台风机，是首先在各风机之间分配风机无功功率需求目标值；然后再根据各风机分配得到的单风机无功功率需求目标值，在对应的单一风机的定子与网侧变换器之间进行分配。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在各风机之间分配风机无功功率需求目标值是按m台风机各自的可调整无功功率的比例分配，即

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在单一风机的定子与网侧变换器之间进行分配包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤一中，如果计算得到的风电场下一个调整周期的无功功率需求目标值大于风电场中所有无功源的无功可调整范围，则将风电场中所有无功源均按最高无功调整能力进行调整。

技术总结
本发明公开了一种风电场无功功率需求目标值在多种无功源中的分配方法，首先计算得到风电场下一个调整周期的无功功率需求目标值，并确定风电场中所有无功源的无功可调整范围。然后先根据SVG的总容量来按照预定比例分配无功功率，并将剩余的无功功率需求分配给各风机。再将SVG无功功率需求目标值分配给各台SVG，以及将风机无功功率需求目标值分配给各台风机。本发明的技术效果在于，本发明实现了风电场无功功率需求目标值在SVG和风机，各风机之间以及各风机的定子和网侧变换器之间分配的方法，既可以充分利用各类无功源的无功调节能力，又能发挥各自的特点，并预留一定的SVG容量满足事故时动态无功支撑的作用。

技术研发人员：贺辉
受保护的技术使用者：国网湖南省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19