[发明专利]风电并网电压分层协调控制方法、系统、介质及设备

权利要求书

1.一种风电并网电压分层协调控制方法，其特征是：通过垂直分层，将离散和连续型无功补偿设备的控制环节分在不同层，在不同层内，利用不同时间尺度的风功率预测信息，对该层内的补偿设备实施随机模型预测控制；所述随机模型预测控制时，将预测误差的概率分布信息引入随机模型预测控制过程；

将风电并网电压至少分为两层进行控制，在第一控制层，对有载调压变压器和电容器进行调控，结合长时间尺度下风功率预测信息，调控并网点电压与汇集母线电压到正常运行范围内；在第二控制层中，以短时间尺度的风功率预测信息为基础，基于随机模型预测控制方法调整风机和静止无功发生器，使风场内节点电压、并网电压保持稳定；以短时间尺度的风功率预测信息为基础，基于随机模型预测控制方法调整风机和静止无功发生器，使风场内节点电压、并网电压保持稳定；在每一层建立一种新的目标函数，使输出偏差和控制输入的变化都达到最小，从而在控制输入变化尽可能小的情况下保证输出要求，将预测误差的概率分布信息引入SMPC公式，使用机会约束处理不确定性；上层控制目标是保持并网点与汇集母线电压在允许范围内；保证控制输入ΔU最小；以电压偏差与控制输入最小为目标，建立目标函数：通过引入新的变量e(k)将MPC形式的目标函数可以转化为SMPC形式：各个控制目标依据实时隶属度函数来确定权重系数，部分时段下SVG的权重得到优化提升，使其无功使用量有所降低。

2.如权利要求1所述的一种风电并网电压分层协调控制方法，其特征是：在第二控制层中，利用定电压控制模式调控静止无功发生器，依据并网点参考电压指令实时追踪控制并网点电压。

3.如权利要求1所述的一种风电并网电压分层协调控制方法，其特征是：在第一控制层中，目标是保持并网点与汇集母线电压在允许范围内，与此同时，保证控制电压偏差与控制输入最小；

或，在第二控制层中，使并网点与汇集母线电压更接近其对应参考值，静止无功发生器的快速动态无功储备应保持最大。

4.如权利要求3所述的一种风电并网电压分层协调控制方法，其特征是：在整个目标函数中，根据系统的运行状态来确定各控制输出与控制输入的权重系数，或，根据各控制输出与控制输入的隶属度来计算权重系数。

5.如权利要求1所述的一种风电并网电压分层协调控制方法，其特征是：各个控制层中，有功与无功电压灵敏度系数采用电流注入法计算；

或，在各个控制层的控制过程中，为保证不受一个控制周期内有功功率变化的影响，将每个控制周期划分为多个更小时间点。

6.如权利要求1所述的一种风电并网电压分层协调控制方法，其特征是：在进行第一控制层的控制前，需要根据并网点电压与汇集母线电压的运行状态来确定变压器分接头与电容器的动作行为，如果并网点电压或汇集母线电压违反了预先设定的极限值，将同时使用有载调压变压器和电容器来调节电压；否则，电压仅由电容器调节。

7.一种风电并网电压分层协调控制系统，其特征是：包括两个控制层，第一控制层，对有载调压变压器和电容器进行调控，结合长时间尺度下风功率预测信息，调控并网点电压与汇集母线电压到正常运行范围内；第二控制层中，以短时间尺度的风功率预测信息为基础，基于随机模型预测控制方法调整风机和静止无功发生器，使风场内节点电压、并网电压保持稳定；并利用定电压控制模式调控静止无功发生器，依据并网点参考电压指令实时追踪控制并网点电压；在每一层建立一种新的目标函数，使输出偏差和控制输入的变化都达到最小，从而在控制输入变化尽可能小的情况下保证输出要求，将预测误差的概率分布信息引入SMPC公式，使用机会约束处理不确定性；上层控制目标是保持并网点与汇集母线电压在允许范围内；保证控制输入ΔU最小；以电压偏差与控制输入最小为目标，建立目标函数：通过引入新的变量e(k)将MPC形式的目标函数可以转化为SMPC形式：各个控制目标依据实时隶属度函数来确定权重系数，部分时段下SVG的权重得到优化提升，使其无功使用量有所降低；

在第一控制层，对有载调压变压器和电容器进行调控，结合长时间尺度下风功率预测信息，调控并网点电压与汇集母线电压到正常运行范围内。