用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法，涉及电力系统技术领域。方法包括：S1：计算备选母线i对应的任意母线j的电压无功敏感指数VSI

【技术实现步骤摘要】
用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体而言，涉及一种用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法。

技术介绍

[0002]随着直流、风电、光伏等新能源接入工程的大量建设，电网中的电力电子装备占比急剧提高，电源、电网格局持续发生重大变化，跨区直流多种形态故障导致的功率受阻冲击等因素导致电网安全风险日益增加。与此同时，传统的旋转式同步发电机的装机比例逐渐降低，以低惯量、弱支撑为特征的新能源在电网中的比例不断增加，也给电网的稳定运行带来了安全隐患。交直流混联受端电网电压失稳风险增大，大型电源基地外送、区域间交直流联络电网以及局部弱联网地区仍然存在突出的暂态稳定或动态稳定问题。已有的研究表明，在换相失败、直流闭锁等扰动过程中，换流站与电网的交换无功将大幅波动。直流换相失败和近区交流故障均会引发大量风机进入低电压穿越，而风机的低穿特性将导致无功增多，进一步加剧暂态过电压。
[0003]在未来高比例新能源电力系统中，基于电力电子器件的新能源受外界环境变化剧烈，在特高压交直流骨干组成的平台与规模化储能频繁互动，电网的运行方式更加复杂多变，安全稳定特性更加复杂，储能逆变器在四象限都具备快速调整能力，可以满足电网的有功/无功快速调整需求，支撑电网频率与电压稳定。现代储能具有快速响应精准控制的特点，为电网功率调控带来革命性的变化，能够在电网安全稳定控制方面发挥重要作用。然而，目前还缺少用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法。
[0004]对于实际电网在运行中由于直流换相失败等因素可能造成的电压失稳的问题，需要在特定节点处添加储能设备提供无功支撑。对于成千上万节点的大规模电力系统而言，新增的储能设备有很多可以选择的位置。然而并非所有选址都能满足电网电压失稳问题，各个选址的电压支撑能力也有差别。此外，每个节点需要的设置的储能设备容量是多少、如何最小化投入成本同时获取更高的电压稳定性，是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的包括提供了一种用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法，其基于电磁暂态仿真，采用迭代线性规划算法，以总投资成本最小化为目标，提出了储能设备的选址和容量优化方法。
[0006]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0007]本专利技术提供一种用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法，方法包括：
[0008]S1：计算备选母线i对应的任意母线j的电压无功敏感指数VSI
ij
；
[0009]S2：以电压无功敏感指数VSI
ij
作为迭代线性规划的参数，得出各个备选母线上更新后的储能设备容量直到设备容量值收敛；
[0010]S3：计算备选母线处添加储能的最终容量
[0011]S4：利用电磁暂态仿真验证最终容量
[0012]在可选的实施方式中，S1包括：
[0013]S11：执行电磁暂态仿真至稳态，记录此时的所有母线的稳态电压V
0j
；
[0014]S12：选取备选母线i，添加无功q
i
对应的电容C
i
；
[0015]S13：继续仿真，记录t时刻所有母线的暂态电压V
ij
(t)；
[0016]S14：计算电压无功敏感指数VSI
ij
。
[0017]在可选的实施方式中，电压无功敏感指数VSI
ij
的计算公式：
[0018][0019]其中，t
si
为开始在备选母线i注入无功q
i
的时间，t
ei
为在备选母线i注入无功q
i
的结束时间。
[0020]在可选的实施方式中，S2包括：
[0021]S21：在所有备选母线上添加一个初始的储能设备；
[0022]S22：设置故障，执行电磁暂态仿真，获得所有母线j的电压曲线V
j
(t)；
[0023]S23：计算母线j的欠电压裕度和过电压裕度
[0024]S24：以总投资成本最小化为目标，建立目标函数，并求解出每条备选母线可添加的储能容量
[0025]S25：得出各个备选母线上更新后的储能设备容量
[0026]S26：重复执行S22
‑
S25，直到储能设备容量值收敛。
[0027]在可选的实施方式中，在S23中，母线j的欠电压裕度和过电压裕度的计算公式如下：
[0028][0029][0030]其中，t为故障开始后的仿真时间，t
e
为故障开始时间到仿真结束的时间，和为t时刻允许的电压上下限。
[0031]在可选的实施方式中，在S23中，和的选取范围如下：
[0032][0033][0034]在可选的实施方式中，在S24中，目标函数的公式如下：
[0035]Minmize
[0036][0037]其中，f为总投资成本，c
i
为在备选母线i处添加单位容量的储能设备所需要的成本，为每条备选母线可添加的储能容量；
[0038]目标函数的边界条件如下式所示：
[0039][0040][0041][0042]其中，α
i,j
,β
i,j
为加速因子，为每条备选母线最小添加的储能容量，为每条备选母线最大添加储能容量，n为备选母线的数量，N为母线的数量。
[0043]在可选的实施方式中，在S25中，更新后的储能设备容量的计算公式如下：
[0044][0045]式中，为每条备选母线当前的储能容量。
[0046]在可选的实施方式中，在S3中，最终容量的计算公式如下：
[0047][0048]其中，ε为误差容量，Q
i
为备选母线处添加储能的最优容量，Q
i
为在迭代收敛后的值，q
s
为单台储能设备容量，Ceil()表示向上取整。
[0049]在可选的实施方式中，S4包括：
[0050]按照S3得到的Q
1*
～Q
n*
，设置储能设备，设置故障并执行电磁暂态仿真，检查所有备选母线是否存在越线的情况，若欠电压裕度和过电压裕度大于零，则不存在越线的情况，若欠电压裕度和过电压裕度小于零，则存在越线的情况。
[0051]本专利技术实施例提供的用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法的有益效果包括：
[0052]1.通过储能设备选址和容量优化方法，可以找到最适合于添加储能设备的位置和添加的容量，为电网的过电压抑制提供策略方案；
[0053]2.采用电磁暂态仿真计算结果来作为储能设备选址方案的数据来源，具有较高的准确性；
[0054]3.采用电压无功敏感指数VSI作为迭代线性规划的参数，可以保证迭代过程能尽快收敛到合适的结果；
[0055]4.优化算法中同时兼顾考虑了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法，其特征在于，所述方法包括：S1：计算备选母线i对应的任意母线j的电压无功敏感指数VSI
ij
；S2：以所述电压无功敏感指数VSI
ij
作为迭代线性规划的参数，得出各个备选母线上更新后的储能设备容量直到设备容量值收敛；S3：计算备选母线处添加储能的最终容量S4：利用电磁暂态仿真验证所述最终容量2.根据权利要求1所述的用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法，其特征在于，S1包括：S11：执行电磁暂态仿真至稳态，记录此时的所有母线的稳态电压V
0j
；S12：选取备选母线i，添加无功q
i
对应的电容C
i
；S13：继续仿真，记录t时刻所有母线的暂态电压V
ij
(t)；S14：计算所述电压无功敏感指数VSI
ij
。3.根据权利要求2所述的用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法，其特征在于，所述电压无功敏感指数VSI
ij
的计算公式：其中，t
si
为开始在备选母线i注入无功q
i
的时间，t
ei
为在备选母线i注入无功q
i
的结束时间。4.根据权利要求3所述的用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法，其特征在于，S2包括：S21：在所有备选母线上添加一个初始的储能设备；S22：设置故障，执行电磁暂态仿真，获得所有母线j的电压曲线V
j
(t)；S23：计算母线j的欠电压裕度和过电压裕度S24：以总投资成本最小化为目标，建立目标函数，并求解出每条备选母线可添加的储能容量S25：得出各个备选母线上更新后的储能设备容量S26：重复执行S22
‑
S25，直到储能设备容量值收敛。5.根据权利要求4所述的用于抑制过电压的储能设备选址和容量优化方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学斌，卢国强，宋锐，陈春萌，赵东宁，赵焕蓓，丁玉杰，甘嘉田，傅国斌，梁英，马勇飞，张杰，杨凯璇，孙海斌，蔡生亮，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：