光伏-光热联合发电区域电网电压协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及光伏‑光热联合发电区域电网电压协调控制方法及系统，包括：将光伏‑光热联合发电区域电网划分为多个分区域；根据各分区域中主导节点的电压信息确定各分区域中主导节点的电压调控指令值；利用各分区域中主导节点的电压调控指令值确定各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值；分别利用各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值控制各分区域内光伏电站的无功源的输出的无功功率和光热电站的机端输出电压。本发明专利技术提供的技术方案对分散的多种无功补偿装置和同步发电机组进行统一协调控制，实现无功就近平衡和电压调节，避免多个太阳能电站各自控制引起局部电网电压振荡。

【技术实现步骤摘要】
光伏-光热联合发电区域电网电压协调控制方法及系统
本专利技术涉及太阳能发电
，具体涉及光伏-光热联合发电区域电网电压协调控制方法及系统。
技术介绍
大规模太阳能发电接入电力系统给电网安全运行带来了新的挑战，太阳能光热发电以其配置长时间储热，保证电力输出平稳和可靠的优点，使得光热-光伏联合发电将成为未来大规模太阳能发电基地开发建设的主要模式之一。太阳能光伏发电通过电力电子逆变器并网，目前的光伏电站装机容量相比于常规机组容量较小，因此通过多个接入点并入电网；由于电站自身的无功调节能力有限，通常配置SVC、SVG动态无功补偿装置。太阳能光热发电通过汽轮发电机组并网，但单台机组容量同样较常规机组很小，在大规模光伏-光热联合发电的区域将存在分布于不同接入点的光伏电站群和光热电站群；因此，对分散的多种无功补偿装置和同步发电机组进行统一调度和协调控制，实现无功就近平衡和电压调节，避免多个太阳能电站各自控制引起局部电网电压振荡成为亟需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种光伏-光热联合发电区域电网电压协调控制方法及系统，采用分区域的三级电压协调控制，以主导节点电压为控制目标，可以对分散的多种无功补偿装置和同步发电机组进行统一调度和协调控制。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供的光伏-光热联合发电区域电网电压协调控制方法，其改进之处在于，包括：将光伏-光热联合发电区域电网划分为多个分区域；根据各分区域中主导节点的电压信息确定各分区域中主导节点的电压调控指令值；利用各分区域中主导节点的电压调控指令值确定各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值；分别利用各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值控制各分区域内光伏电站的无功源的输出的无功功率和光热电站的机端输出电压。优选的，所述将光伏-光热联合发电区域电网划分为多个分区域，包括：基于光伏-光热联合发电区域电网中电压节点间的电气距离对光伏-光热联合发电区域电网进行聚类分析，获取聚类结果；将所述聚类结果中一个聚类簇中的电压节点划分为一个分区域；其中，所述电压节点包括：光伏电站的并网电压节点和光热电站的并网电压节点。进一步的，按下式确定光伏-光热联合发电区域电网中电压节点间的电气距离：其中，a,b∈B，B为电压节点集合，Dab为电压节点a与电压节点b间的电气距离，Sab为电压节点b的无功功率变化对电压节点a的电压的无功电压灵敏度，Sbb为电压节点b的无功功率变化对电压节点b的电压的无功电压灵敏度，Sba为电压节点a的无功功率变化对电压节点b的电压的无功电压灵敏度，Saa为电压节点a的无功功率变化对电压节点a的电压的无功电压灵敏度。优选的，所述分区域中主导节点的确定过程包括：根据分区域中任一电压节点与该分区域中其余电压节点的电气距离之和，确定分区域中所有电压节点的主导系数；选择分区域中主导系数最小的电压节点作为该分区域中主导节点。进一步的，所述电压信息包括：电压设定值和实时电压值。进一步的，所述电压设定值的设定过程包括：采用电力系统潮流计算方法获取使各分区稳态运行的主导节点的最优电压值，并将所述最优电压值作为相应分区域中主导节点的电压设定值。优选的，所述根据各分区域中主导节点的电压信息确定各分区域中主导节点的电压调控指令值，包括：按下式确定第i个分区域中主导节点的电压调控指令值其中，i∈[1,N]，N为发电区域划分的分区域总数，为第i个分区域中主导节点的电压设定值，为第i个分区域中主导节点的实时电压值。优选的，所述利用各分区域中主导节点的电压调控指令值确定各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值，包括：按下式确定第i个分区域中主导节点的总无功调节量基于第i个分区域内的电站电压无功灵敏度对第i个分区域中主导节点的总无功调节量进行二次规划分析，获取第i个分区域内的光伏电站的无功控制指令值和光热电站的无功控制指令值，其中，所述电站包括：光伏电站和光热电站；按下式确定第i个分区域内的第l个光伏电站内的第k个无功源的无功控制指令值按下式确定第i个分区域内的第m个光热电站的电压控制指令值式中，i∈[1,N]，N为发电区域划分的分区域总数，l∈[1,L]，L为第i个分区域内的光伏电站总数，m∈[1,M]，M为第i个分区域内的光热电站总数，k∈[1,K]，K为第i个分区域内的第l个光伏电站内的无功源的总数，为第i个分区域中主导节点的电压调控指令值，为第i个分区域内的第m个光热电站的无功控制指令值，为第i个分区域内的第l个光伏电站的无功控制指令值，为第i个分区域内的第l个光伏电站内的第k个无功源的无功容量值，为第i个分区域内的第l个光伏电站的无功总容量值，KP1和KP2为无功电压比例调节系数，KI1和KI2为无功电压积分调节系数。进一步的，所述各分区域内光伏电站的无功控制指令值和光热电站的无功控制指令值与相应分区域中主导节点的总无功调节量之间满足下述约束条件：其中，i∈[1,N]，N为发电区域划分的分区域总数，l∈[1,L]，L为第i个分区域内的光伏电站总数，m∈[1,M]，M为第i个分区域内的光热电站总数，为第i个分区域中主导节点的总无功调节量，为第i个分区域内的第l个光伏电站的无功控制指令值，为第i个分区域内的第m个光热电站的无功控制指令值。优选的，所述分别利用各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值控制各分区域内光伏电站的无功源的输出的无功功率和光热电站的机端输出电压，包括：按下式确定第i个分区域内的第l个光伏电站内的第j个无功源的无功功率输出值Qi,RPj：按下式确定第i个分区域内的第h个光热电站的机端电压输出值Vi,CSPh：其中，j∈[1,K]，K为第i个分区域内的第l个光伏电站内的无功源的总数，h∈[1,M]，M为第i个分区域内的光热电站总数，为第i个分区域内的第l个光伏电站内的第j个无功源的当前无功功率值，为第i个分区域内的第l个光伏电站内的第j个无功源的无功控制指令值，为第i个分区域内的第h个光热电站的当前电压值，第i个分区域内的第h个光热电站的电压控制指令值；控制第i个分区域内的第l个光伏电站内的第j个无功源的输出的无功功率为Qi,RPj；控制第i个分区域内第h个光热电站的机端输出电压为Vi,CSPh。本专利技术提供的光伏-光热联合发电区域电网电压协调控制系统，其改进之处在于，包括：分区模块，用于将光伏-光热联合发电区域电网划分为多个分区域；第一计算模块，用于根据各分区域中主导节点的电压信息确定各分区域中主导节点的电压调控指令值；第二计算模块，用于利用各分区域中主导节点的电压调控指令值确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光伏-光热联合发电区域电网电压协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n将光伏-光热联合发电区域电网划分为多个分区域；/n根据各分区域中主导节点的电压信息确定各分区域中主导节点的电压调控指令值；/n利用各分区域中主导节点的电压调控指令值确定各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值；/n分别利用各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值控制各分区域内光伏电站的无功源的输出的无功功率和光热电站的机端输出电压。/n

【技术特征摘要】
1.光伏-光热联合发电区域电网电压协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：
将光伏-光热联合发电区域电网划分为多个分区域；
根据各分区域中主导节点的电压信息确定各分区域中主导节点的电压调控指令值；
利用各分区域中主导节点的电压调控指令值确定各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值；
分别利用各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值控制各分区域内光伏电站的无功源的输出的无功功率和光热电站的机端输出电压。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将光伏-光热联合发电区域电网划分为多个分区域，包括：
基于光伏-光热联合发电区域电网中电压节点间的电气距离对光伏-光热联合发电区域电网进行聚类分析，获取聚类结果；
将所述聚类结果中一个聚类簇中的电压节点划分为一个分区域；
其中，所述电压节点包括：光伏电站的并网电压节点和光热电站的并网电压节点。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按下式确定光伏-光热联合发电区域电网中电压节点间的电气距离：



其中，Dab为光伏-光热联合发电区域电网中电压节点a与电压节点b间的电气距离，a,b∈B，B为电压节点集合，Sab为电压节点b的无功功率变化对电压节点a的电压的无功电压灵敏度，Sbb为电压节点b的无功功率变化对电压节点b的电压的无功电压灵敏度，Sba为电压节点a的无功功率变化对电压节点b的电压的无功电压灵敏度，Saa为电压节点a的无功功率变化对电压节点a的电压的无功电压灵敏度。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分区域中主导节点的确定过程包括：
根据分区域中任一电压节点与该分区域中其余电压节点的电气距离之和，确定分区域中所有电压节点的主导系数；
选择分区域中主导系数最小的电压节点作为该分区域中主导节点。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压信息包括：电压设定值和实时电压值。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电压设定值的设定过程包括：
采用电力系统潮流计算方法获取使各分区稳态运行的主导节点的最优电压值，并将所述最优电压值作为相应分区域中主导节点的电压设定值。


7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各分区域中主导节点的电压信息确定各分区域中主导节点的电压调控指令值，包括：
按下式确定第i个区域中主导节点的电压调控指令值



其中，i∈[1,N]，N为发电区域划分的分区域总数，为第i个分区域中主导节点的电压设定值，为第i个分区域中主导节点的实时电压值。


8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用各分区域中主导节点的电压调控指令值确定各分区域内光伏电站的无功源的无功控制指令值和光热电站的电压控制指令值，包括：
按下式确定第i个分区域中主导节点的总无功调节量



基于第i个分区域内的电站电压无功灵敏度，采用二次规划算法对第i个分区域中主导节点的总无功调节量进行优化分析，获取第i个分区域内的光伏电站的无功控制指令值和第i个分区域内的光热电站...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亮，曲立楠，范越，杨立滨，葛路明，朱凌志，陈宁，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网青海省电力公司，国网青海省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32