一种风电集群无功功率协调控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种风电集群无功功率协调控制方法及装置，包括：对风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类，获取风电集群中的风电场群，获取所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率，根据所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率调节风电场群中风电场的无功功率。本发明专利技术提供的技术方案有利于实现不同无功调节资源的集中协调控制且使用范围广，可扩展性强，同时将调节性能优异的风电场更多参与系统无功功率协调控制，提升风电场电网友好程度，保障了电网的安全稳定运行。了电网的安全稳定运行。了电网的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种风电集群无功功率协调控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及新能源发电控制领域，具体涉及一种风电集群无功功率协调控制方法及装置。

技术介绍

[0002]随着风电技术的不断提升，大规模风电汇集区域呈现高渗透率、局部电网薄弱的典型特征。高渗透率风电接入情况下，风电功率的变化将进一步导致电网电压的激增或者骤降，引起大规模风电机组连锁脱网故障，经研究分析发现风电场无功运行问题是引起大规模风电机组连锁脱网故障的重要原因。
[0003]目前风电机组多采用额定功率因数的运行方式，未能充分发挥风电机组自身快速无功调节能力。此外，由于大型风电场内风电机组数量众多，实际运行过程中机组运行状态各异，且大规模风电接入导致系统稳定性变差。因而，有必要研究大规模风电接入时无功功率协调控制方法，提升大规模风电电网友好程度。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提出一种风电集群无功功率协调控制方法及装置，提升现有风电场无功电压控制能力，进而保障电网电压安全稳定运行。
[0005]本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种风电集群无功功率协调控制方法，其改进之处在于，所述方法包括：
[0007]对风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类，获取风电集群中的风电场群；
[0008]获取所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率；
[0009]根据所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率调节风电场群中风电场的无功功率。
[0010]基于同一专利技术构思，本专利技术提供了一种风电集群无功功率协调控制装置，其改进之处在于，所述装置包括：
[0011]第一获取模块，用于对风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类，获取风电集群中的风电场群；
[0012]第二获取模块，用于获取所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率；
[0013]调节模块，用于根据所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率调节风电场群中风电场的无功功率。
[0014]与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0015]本专利技术提供的一种风电集群无功功率协调控制方法及装置，对风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类，获取风电集群中的风电场群，获取所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率，根据所述风电场群的最大可调容性无功功率和最
大可调感性无功功率调节风电场群中风电场的无功功率。本专利技术提供的技术方案通过对风电集群分层递阶划分为风电场群至风电场，有利于实现不同无功调节资源的集中优化协调控制且使用范围广，可扩展性强；
[0016]本专利技术根据风电场无功调节权重对风电场进行排序，将调节性能优异的风电场更多参与系统无功电压控制，对大型风电场群进行无功资源集中优化协调，提升风电场电网友好程度，保障了电网的安全稳定运行。
附图说明
[0017]图1是本专利技术提供的一种风电集群无功功率协调控制方法的流程图；
[0018]图2是本专利技术提供的一种风电集群无功功率协调控制方法中风电集群聚类后的风电集群
‑
风电场群
‑
风电场的结构示意图；
[0019]图3是本专利技术提供的一种风电集群无功功率协调控制方法中具体分配策略流程图；
[0020]图4是本专利技术提供的一种风电集群无功功率协调控制装置的结构图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术提供了一种风电集群无功功率协调控制方法，如图1所示，所述方法包括：
[0024]对风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类，获取风电集群中的风电场群；
[0025]获取所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率；
[0026]根据所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率调节风电场群中风电场的无功功率。
[0027]在本专利技术的最优实施例中，所述对风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类，包括：
[0028]以风电集群中接入同一并网点且在预设时段内预测功率变化趋势相同的风电场与汇集升压电站之间的电气距离值在预设范围内作为聚类条件，利用聚类算法对所述风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类；
[0029]其中，所述变化趋势包括：上升趋势和下降趋势。
[0030]在本专利技术的实施例中，利用聚类算法对所述风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类，具体可以包括如下步骤：
[0031]选择风电集群中接入同一并网点且在预设时段内预测功率变化趋势相同的各风电场，根据被选择的各风电场到汇集升压电站的电气距离值由小到大排序形成风电场电气距离序列；
[0032]若所述风电场电气距离序列中第L个风电场到汇集升压电站的电气距离值与第L
‑
s个风电场到汇集升压电站的电气距离值的差值小于等于所述第L
‑
s个风电场到汇集升压
电站的电气距离值且第L+1个风电场到汇集升压电站的电气距离值与第L
‑
s个风电场到汇集升压电站的电气距离值的差值大于所述第L
‑
s个风电场到汇集升压电站的电气距离值，则将第L
‑
s至第L个风电场聚合为一个风电场群；
[0033]其中，L
‑
s不小于1,且第L
‑
s个风电场为剩余未聚合的风电场中到汇集升压电站的电气距离值最小的风电场。
[0034]在本专利技术提供的实施例中，聚类后的风电集群
‑
风电场群
‑
风电场结构如图2所示。
[0035]在本专利技术的最优实施例中风电场群中风电场的无功功率调节分配策略，如图3所示，所述获取所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率，包括：
[0036]按下式确定风电场群的最大可调容性无功功率
[0037][0038]按下式确定风电场群的最大可调感性无功功率
[0039][0040]上式中，为风电场群中第m个无功功率为容性的风电场的最大可调容性无功功率，M为风电场群中无功功率为容性的风电场的个数，为风电场群中第i个无功功率为感性的风电场的最大可调感性无功功率，I为风电场群中无功功率为感性的风电场的个数。
[0041]进一步的，按下式确定风电场群中第m个无功功率为容性的风电场的最大可调容性无功功率
[0042][0043]按下式确定风电场群中第i本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电集群无功功率协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：对风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类，获取风电集群中的风电场群；获取所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率；根据所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率调节风电场群中风电场的无功功率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类，包括：以风电集群中接入同一并网点且在预设时段内预测功率变化趋势相同的风电场与汇集升压电站之间的电气距离值在预设范围内作为聚类条件，利用聚类算法对所述风电集群中接入同一并网点的风电场进行聚类；其中，所述变化趋势包括：上升趋势和下降趋势。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率，包括：按下式确定风电场群的最大可调容性无功功率按下式确定风电场群的最大可调容性无功功率按下式确定风电场群的最大可调感性无功功率按下式确定风电场群的最大可调感性无功功率上式中，为风电场群中第m个无功功率为容性的风电场的最大可调容性无功功率，M为风电场群中无功功率为容性的风电场的个数，为风电场群中第i个无功功率为感性的风电场的最大可调感性无功功率，I为风电场群中无功功率为感性的风电场的个数。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按下式确定风电场群中第m个无功功率为容性的风电场的最大可调容性无功功率可调容性无功功率按下式确定风电场群中第i个无功功率为感性的风电场的最大可调感性无功功率按下式确定风电场群中第i个无功功率为感性的风电场的最大可调感性无功功率上式中，为风电场群中第m个无功功率为容性的风电场的额定有功功率，为风电场群中第m个无功功率为容性的风电场的实时有功功率测量值，P
iN
为风电场群中第i个无功功率为感性的风电场的额定有功功率，P
imeas
为风电场群中第i个无功功率为感性的风电场的实时有功功率测量值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述风电场群的最大可调容性无功功率和最大可调感性无功功率调节风电场群中风电场的无功功率，包括：判断风电场群的最大可调容性/感性无功功率是否满足当前电网所需的容性/感性无功功率；若不满足，则将风电场群中所有无功功率性质为容性/感性的风电场的无功功率调整为其最大可调容性/感性无功功率，当前电网所需的剩余容性/感性无功功率由风电场群中其余无功功率性质为感性/容性的风电场的无功功率进行平均分配；若满足，则从风电场群中选取无功功率性质为容性/感性的风电场作为参与容性/感性无功功率调节的风电场，并根据当前电网所需的容性/感性无功功率和参与无功功率调节的风电场的最大可调容性/感性无功功率调节风电场群中参与容性/感性无功功率调节的风电场的无功功率；所述当前电网所需的剩余容性/感性无功功率为当前电网所需的容性/感性无功功率减去风电场群的最大可调容性/感性无功功率，所述风电场群的最大可调容性/感性无功功率为风电场群中所有无功功率性质为容性/感性的风电场的最大可调容性/感性无功功率之和；所述参与容性/感性无功功率调节的所有风电场的容性/感性无功功率之和不小于当前电网所需的容性/感性无功功率。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述从风电场群中选取无功功率性质为容性/感性的风电场作为参与容性/感性无功功率调节的风电场，包括：获取风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的无功调节权重；选择无功调节权重最大的Q/K个无功功率性质为容性/感性的风电场作为参与容性/感性无功功率调节的风电场；按参与容性/感性无功功率调节的风电场的无功调节权重从大到小的顺序对参与容性/感性无功功率调节的风电场进行排序；其中，Q为风电场群中参与容性无功功率调节的风电场的总数，K为风电场群中参与感性无功功率调节的风电场的总数。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述按参与容性/感性无功功率调节的风电场的无功调节权重从大到小的顺序对参与容性/感性无功功率调节的风电场进行排序之后，还包括：当出现参与容性/感性无功功率调节的风电场的无功调节权重相同时，依据无功功率性质为容性/感性的风电场的负荷率从低到高的顺序对无功功率性质为容性/感性的风电场进行排序。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，按下式确定所述无功功率性质为容性/感性的风电场的负荷率：上式中，δ
g
为风电场群中无功功率性质为容性/感性的第g个风电场的负荷率，为风
电场群中无功功率性质为容性/感性的第g个风电场的额定有功功率，为风电场群中无功功率性质为容性/感性的第g个风电场的有功功率测量值，g∈[1,G]，G为风电场群中风电场总数。9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的无功调节权重，包括：获取风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的调节延迟时间和调节时间；利用所述风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的调节延迟时间和调节时间确定风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的的无功调节权重。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述利用所述风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的调节延迟时间和调节时间确定风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的的无功调节权重，包括：若风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的调节延迟时间和调节时间满足0＜t
d
≤1且0＜t
s
≤3，则风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的无功调节权重为7；若风电场群中无功功率性质为容性/感性的风电场的调节延迟时间和调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱敏慧，赵大伟，彭佩佩，陈宁，吴福保，李海峰，张宁宇，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网江苏省电力有限公司国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：