海上风电场无功配置方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海上风电场无功配置方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：构建海上风电场无功配置双层规划模型，模型包括上层配置模型和下层运行模型；令上层配置模型以无功补偿装置年投资成本最小化为目标，以动态电压安全约束和海上风电场最小补偿容量约束为约束条件，确定初始无功配置容量，并对应传递至下层运行模型；令下层运行模型基于初始无功配置容量计算最小海上风电场年运行成本，并对应返回至上层配置模型；令上层配置模型根据最小无功补偿装置年投资成本和海上风电场年运行成本计算最优无功配置容量。上述方法基于海上风电场配置和运行需求，利用风电机组无功调节能力降低无功补偿容量，并通过最小年综合成本提高经济效益。成本提高经济效益。成本提高经济效益。

Reactive power allocation method, device, equipment and storage medium of offshore wind farm

【技术实现步骤摘要】
海上风电场无功配置方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及风电场无功优化
，特别涉及一种海上风电场无功配置方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在过去十年间，受益于技术进步、成本下降和政策支持，海上风电装机容量呈指数级增长。随着海上风电渗透率的增加，其无功和电压问题日益突出，这是因为风电的随机性和高压交流海底电缆的充电功率对海上风电场无功补偿提出了挑战，技术人员需要对海上风电场进行合理的无功配置以满足运行要求和经济效益。
[0003]目前，采用全功率变流器的永磁同步风电机广泛应用于海上风电场中，永磁同步风电机具备灵活的无功调节能力，可通过与无功补偿装置配合来满足风电场的动态无功需求。其中，海上风电场无功补偿装置包括静态无功补偿装置和动态无功补偿装置，通常选用高压并联电抗器(HVSR)作为静态无功补偿装置，来补偿海底电缆的部分容性无功功率，同时选用静止同步补偿器(STATCOM)作为动态无功补偿装置，以平抑风能的随机性带来的无功功率波动。然而，如何优化静态补偿装置和动态补偿装置的容量，以及协调分配动态无功电源的无功输出，是当前海上风电场无功配置问题的重点和难点。
[0004]现有的海上风电场无功配置研究主要采用静态优化方法来确定无功补偿容量。然而，静态优化方法为分钟级时间尺度，而动态则是秒级时间尺度，这使得静态优化方法并无法确保暂态、动态电压稳定性，且基于静态优化方法所确定的无功补偿配置方案也难以体现海上风电场的运行经济性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种海上风电场无功配置方法、装置、设备及存储介质。其中，所述海上风电场无功配置方法通过考虑海上风电场配置和运行两个层面的需求，充分利用风电机组的无功调节能力来降低无功补偿容量，并通过最小化年综合成本提高海上风电场的经济效益。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种海上风电场无功配置方法，包括：
[0007]构建海上风电场无功配置双层规划模型，所述模型包括上层配置模型和下层运行模型；
[0008]令所述上层配置模型以无功补偿装置年投资成本最小化为目标，以动态电压安全约束和海上风电场最小补偿容量约束为约束条件，确定初始无功配置容量，并将所述初始无功配置容量传递至下层运行模型；
[0009]令所述下层运行模型基于所述初始无功配置容量计算最小海上风电场年运行成本，并将所述最小海上风电场年运行成本返回至所述上层配置模型；
[0010]令所述上层配置模型根据最小无功补偿装置年投资成本和所接收的最小海上风电场年运行成本，计算所述海上风电场的最优无功配置容量。
[0011]作为进一步改进，所述动态电压安全约束根据海上风电场并网标准下的电压适应性要求、稳态电压要求以及低电压穿越运行要求确定；所述海上风电场最小补偿容量约束根据海上风电场考虑风电机组无功调节能力后的最大无功补偿需求确定。
[0012]作为进一步改进，所述海上风电场考虑风电机组无功调节能力后的最大无功补偿需求通过下述方式确定：
[0013]依次计算海上风电场在预设的公共连接点正常运行电压范围、风电机组有功输出水平范围以及风电机组功率因数范围下的并网点无功输出功率；
[0014]设置所述并网点无功输出功率和所述风电机组的有功输出为控制变量，以及海上风电场无功缺额最小化为目标函数，在预设的所述公共连接点正常运行电压范围内计算海上风电场的最大无功补偿需求。
[0015]作为进一步改进，预设的公共连接点正常运行电压范围包括0.97p.u.～1.07p.u.；预设的风电机组有功输出水平范围为0％～100％；预设的风电机组功率因数范围为超前0.95或滞后0.95。
[0016]作为进一步改进，所述下层运行模型的目标函数包括母线电压偏差、风电场有功网损和动态无功裕度，约束条件包括潮流平衡约束和稳态运行约束。
[0017]第二方面，本专利技术还提供一种海上风电场无功配置装置，包括：
[0018]模型构建模块，用于构建海上风电场无功配置双层规划模型，所述模型包括上层配置模型和下层运行模型；
[0019]第一计算模块，用于令所述上层配置模型以无功补偿装置年投资成本最小化为目标，以动态电压安全约束和海上风电场最小补偿容量约束为约束条件，确定初始无功配置容量，并将所述初始无功配置容量传递至下层运行模型；
[0020]第二计算模块，用于令所述下层运行模型基于所述初始无功配置容量计算最小海上风电场年运行成本，并将所述最小海上风电场年运行成本返回至所述上层配置模型；
[0021]第三计算模块，用于令所述上层配置模型根据最小无功补偿装置年投资成本和所接收的最小海上风电场年运行成本，计算所述海上风电场的最优无功配置容量。
[0022]作为进一步改进，所述动态电压安全约束根据海上风电场并网标准下的电压适应性要求、稳态电压要求以及低电压穿越运行要求确定；所述海上风电场最小补偿容量约束根据海上风电场考虑风电机组无功调节能力后的最大无功补偿需求确定。
[0023]作为进一步改进，所述下层运行模型的目标函数包括母线电压偏差、风电场有功网损和动态无功裕度，约束条件包括潮流平衡约束和稳态运行约束。
[0024]第三方面，本专利技术提供一种数据处理设备，包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序，所述程序由所述处理器执行，使得所述数据处理设备执行第一方面所述的海上风电场无功配置方法。
[0025]第四方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述第一方面所述的海上风电场无功配置方法。
[0026]相较于现有技术，本专利技术提供的海上风电场无功配置方法至少具有如下的有益效果：
[0027]本专利技术考虑了海上风电场配置和运行两个阶段的规划需求，充分利用风电机组的无功调节能力降低无功补偿容量，同时采用动态优化方法保障海上风电场在所得到的最优
无功配置下的动态电压安全性，并通过最小化年综合成本提高海上风电场的经济效益。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例提供的海上风电场无功配置方法的流程示意图；
[0030]图2是本专利技术实施例提供的海上风电场无功配置双层规划模型求解流程图；
[0031]图3是本专利技术实施例提供的海上风电场结构示意图；
[0032]图4是本专利技术实施例提供的海上风电场的无功输出示意图；
[0033]图5是本专利技术实施例提供的海上风电场稳态无功需求示意图；
[0034]图6是本专利技术实施例提供的海上风电场低电压穿越期间仿真结果示意图；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电场无功配置方法，其特征在于，包括：构建海上风电场无功配置双层规划模型，所述模型包括上层配置模型和下层运行模型；令所述上层配置模型以无功补偿装置年投资成本最小化为目标，以动态电压安全约束和海上风电场最小补偿容量约束为约束条件，确定初始无功配置容量，并将所述初始无功配置容量传递至下层运行模型；令所述下层运行模型基于所述初始无功配置容量计算最小海上风电场年运行成本，并将所述最小海上风电场年运行成本返回至所述上层配置模型；令所述上层配置模型根据最小无功补偿装置年投资成本和所接收的最小海上风电场年运行成本，计算所述海上风电场的最优无功配置容量。2.根据权利要求1所述的海上风电场无功配置方法，其特征在于，所述上层配置模型中，所述动态电压安全约束根据海上风电场并网标准下的电压适应性要求、稳态电压要求以及低电压穿越运行要求确定；所述海上风电场最小补偿容量约束根据海上风电场考虑风电机组无功调节能力后的最大无功补偿需求确定。3.根据权利要求2所述的海上风电场无功配置方法，其特征在于，所述海上风电场考虑风电机组无功调节能力后的最大无功补偿需求通过下述方式确定：依次计算海上风电场在预设的公共连接点正常运行电压范围、风电机组有功输出水平范围以及风电机组功率因数范围下的并网点无功输出功率；设置所述并网点无功输出功率和所述风电机组的有功输出为控制变量，以及海上风电场无功缺额最小化为目标函数，在预设的所述公共连接点正常运行电压范围内计算海上风电场的最大无功补偿需求。4.根据权利要求3所述的海上风电场无功配置方法，其特征在于，预设的公共连接点正常运行电压范围包括0.97p.u.～1.07p.u.；预设的风电机组有功输出水平范围为0％～100％；预设的风电机组功率因数范围为超前0.95或滞后0.95。5.根据权利要求1所述的海上风电场无功配置方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜婉琳，马明，王玲，雷二涛，金莉，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：