一种用于源网荷储一体化电网的无功协调控制方法及系统与流程

本发明涉及电力系统无功协调控制领域，特别是关于一种用于源网荷储一体化电网的无功协调控制方法及系统。

背景技术：

1、源网荷储一体化电网通过源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动和源荷互动等多种交互形式，由“源随荷动”的调度模式转向源网荷储协同控制模式，实现能源资源最大化利用。源网荷储一体化电网的电压等级相对较高，风电、光伏等新能源占比较高，并配有一定容量的储能，网内多类一次能源互相耦合，分布范围较广。受新能源出力间歇性性和波动性的影响，源网荷储一体化电网的潮流变化更加频繁、变化幅度更大，将引发严重的电压波动问题，电网电压运行与控制难度增加。

2、根据光伏、风电的并网要求，目前的新能源机组均配置了无功电压调节功能，储能系统亦具备电压快速支撑能力，网内无功可控对象呈现绝对数量大、资源类型多的特点。电压水平具有显著的时空分布特征，无功平衡亦需遵守分层分区、就地平衡的控制原则。大量的无功控制资源若不加以统一的协调控制，由于测量环节的误差、控制环节的时延以及不同类型执行单元动作的时间尺度存在差别，极易引起各控制对象的执行机构相互“争夺”、反复动作，无功功率和电压水平长时间振荡，引发稳定问题。因此，通过统一协调、统一控制包含风机、光伏、储能、常规机组在内的大量无功控制资源，充分挖掘新能源系统的无功电压快速调节能力，并利用长时间尺度的常规无功补偿手段修正电压水平，对于保障源网荷储一体化电网的安全稳定运行具有积极而又深远的意义。

3、然而现阶段，对于风机、光伏等新能源系统而言，无功电压控制仅涉及单台新能源机组的优化研究，并未综合考虑大量风机、光伏、储能、常规机组之间的协调控制，尤其是对于源网荷储一体化电网的电压波动问题未提出针对性解决方案，无法避免多控制对象引发的振荡问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于源网荷储一体化电网的无功协调控制方法及系统，将风机、光伏、储能和常规机组纳入统一协调范围之内，避免多控制对象引发的振荡问题，保障电网安全稳定运行。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：第一方面，提供一种用于源网荷储一体化电网的无功协调控制方法，包括：

3、根据网内电源并网点电气距离，将源网荷储一体化电网全网划分为若干区，其中，同一区划分为若干组；

4、实时监测全网各区的枢纽母线电压，并根据预先设定的暂态目标控制电压上下限和安全运行电压上下限，控制相应区启动多资源的无功协调控制或常规稳态无功补偿；

5、在多资源的无功协调控制下，根据实时计算的全网各区各组的无功可调量，对相应区各组进行无功指令分配，直至全网各区各组的枢纽母线电压调节至暂态目标控制电压上下限范围之内，或者各组逆变器或机组的无功功率已达调节极限。

6、进一步地，同一区内根据电源类型分为光伏组、风机组、储能组和常规机组。

7、进一步地，所述实时监测全网各区的枢纽母线电压，并根据预先设定的暂态目标控制电压上下限和安全运行电压上下限，控制相应区启动多资源的无功协调控制或常规稳态无功补偿，包括：

8、实时监测源网荷储一体化电网全网各区的枢纽母线电压；

9、设定暂态目标控制电压上下限和安全运行电压上下限；

10、当某区的枢纽母线电压处于设定的暂态目标控制电压上下限范围之外时，该区根据电压偏差，启动多资源的无功协调控制；

11、当某区的枢纽母线电压处于设定的安全运行电压上下限范围之外时，该区启动常规稳态无功补偿。

12、进一步地，该方法还包括：

13、实时监测全网各区各组内逆变器或机组的有功和无功出力，实时计算各区各组的无功可调量。

14、进一步地，所述光伏组的无功可调量为：

15、qfi1＝∑qfi1j,j＝1……ni1

16、其中，qfi1j为第i区光伏组第j个逆变器的无功可调量，且满足qfi1j＝qei1j-qi1j，qi1j为第i区光伏组第j个逆变器的无功出力，qei1j为第i区光伏组第j个逆变器的无功功率的调节极限；ni1为光伏组逆变器数量；

17、所述风机组的无功可调量为：

18、qfi2＝∑qfi2h,h＝1……ni2

19、其中，qfi2h为第i区风机组第h个逆变器的无功可调量，且满足qfi2h＝qei2h-qi2h，qi2h为第i区风机组第h个逆变器的无功出力，qei2h为第i区风机组第h个逆变器的无功功率的调节极限；ni2为风机组逆变器数量；

20、所述储能组的无功可调量为：

21、qfi3＝∑qfi3k,k＝1……ni3

22、其中，qfi3k为第i区储能组第k个逆变器的无功可调量，且满足qfi3k＝qei3k-qi3k，qi3k为第i区储能组第k个逆变器的无功出力，qei3k为第i区储能组第k个逆变器的无功功率的调节极限；ni3为储能组逆变器数量；

23、所述常规机组的无功可调量为：

24、qfi4＝∑qfi4g,g＝1……ni4

25、其中，qfi4g为第i区常规机组第g台机组的无功可调量，且满足qfi4g＝qei4g-qi4g，qi4g为第i区常规机组第g台机组的无功出力，qei4g为第i区常规机组第g台机组的无功功率的调节极限；ni4为常规机组的机组数量。

26、进一步地，所述在多资源的无功协调控制下，根据实时计算的全网各区各组的无功可调量，对相应区各组进行无功指令分配，直至全网各区各组的枢纽母线电压调节至暂态目标控制电压上下限范围之内，或者各组逆变器或机组的无功功率已达调节极限，包括：

27、根据全网各区的枢纽母线电压偏差和调压系数，计算全网各区的无功需调总量；

28、在多资源的无功协调控制下，根据全网相应区的无功需调总量、无功可调量和无功功率的调节极限，对相应区各组进行无功指令分配，直至全网各区各组的枢纽母线电压调节至目标控制电压上下限范围之内，或者各组逆变器或机组的无功功率已达调节极限。

29、进一步地，所述在多资源的无功协调控制下，根据全网相应区的无功需调总量、无功可调量和无功功率的调节极限，对相应区各组进行无功指令分配，直至全网各区各组的枢纽母线电压调节至目标控制电压上下限范围之内，或者各组逆变器或机组的无功功率已达调节极限，包括：

30、若全网多资源的无功协调控制下相应区的无功需调总量小于等于光伏组的无功可调量，则仅向光伏组发送无功指令修正值；

31、若全网多资源的无功协调控制下相应区的无功需调总量大于光伏组的无功可调量且小于等于光伏组与储能组的无功可调量之和，则将光伏组的逆变器均调至对应无功功率的调节极限，无功需调总量不足部分由储能组按组内各逆变器的无功可调比例进行分配；

32、若全网多资源的无功协调控制下相应区的无功需调总量大于光伏组与储能组的无功可调量之和且小于等于光伏组、储能组与风机组的无功可调量之和，则将光伏组和储能组的逆变器均调至对应无功功率的调节极限，无功需调总量不足部分由风机组按组内各逆变器的无功可调比例进行分配；

33、若全网多资源的无功协调控制下相应区的无功需调总量大于光伏组、储能组与风机组的无功可调量之和且小于等于光伏组、储能组、风机组与常规机组的无功可调量之和，则将光伏组、风机组和储能组的逆变器均调至对应无功功率的调节极限，无功需调总量不足部分由常规机组按组内各机组的无功可调比例进行分配；

34、若全网多资源的无功协调控制下相应区的无功需调总量大于光伏组、储能组、风机组与常规机组的无功可调量之和，则将光伏组、风机组、储能组的逆变器和常规机组的机组均调至对应无功功率的调节极限。

35、第二方面，提供一种用于源网荷储一体化电网的无功协调控制系统，包括：

36、分区模块，用于根据网内电源并网点电气距离，将源网荷储一体化电网全网划分为若干区，其中，同一区划分为若干组；

37、模式启动模块，用于实时监测全网各区的枢纽母线电压，并根据预先设定的暂态目标控制电压上下限和安全运行电压上下限，控制相应区启动多资源的无功协调控制或常规稳态无功补偿；

38、无功指令分配模块，用于在多资源的无功协调控制下，根据实时计算的全网各区各组的无功可调量，对相应区各组进行无功指令分配，直至全网各区各组的枢纽母线电压调节至暂态目标控制电压上下限范围之内，或者各组逆变器或机组的无功功率已达调节极限。

39、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用于源网荷储一体化电网的无功协调控制方法对应的步骤。

40、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用于源网荷储一体化电网的无功协调控制方法对应的步骤。

41、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

42、1、本发明充分利用网内的无功调节资源，为电压调节提供了大量的无功资源支撑，并在一定程度上减少静止无功补偿设备的投资，具有良好的经济性。

43、2、本发明通过无功协调控制器统一分配和调节各类快速无功补偿设备的无功出力，避免了多控制对象无序动作引发的电网振荡，保障电网运行的安全稳定。

44、3、本发明优先通过光伏、储能等全电力电子设备进行无功调节，响应速度快，且避免了风机、常规机组的频繁动作。

45、综上所述，本发明可以广泛应用于电力系统无功协调控制领域中。