[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

说明书

本公开提供了一种风电并网电压分层协调控制方法、系统、介质及设备，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，各层间的连续、离散性无功补偿设备亦可得到有效协调。

技术领域

本公开属于风电领域，涉及一种风电并网电压分层协调控制方法、系统、介质及设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

受风能资源分布的影响，大量规模化风电场群远离负荷中心，由电网末端接入。该类型风电场与系统间呈现弱连接关系，缺乏来自于系统侧坚强、有效的电压支撑。同时，由于风电场内输电系统的高R/X比，有功对电压性能的影响更为显著。因此，受到风电本身固有的波动性和随机性的影响，使得风场并网点(Point of common coupling,PCC)处的电压调节面临严峻的挑战。

大量的离散补偿设备，如电容器、OLTCs，以及连续无功补偿设备，如SVG、DFIGs，被应用于PCC电压控制。由于这些设备在动态响应上的差异，使得设备协调面临困难。考虑到模型预测控制(Model predictive control,MPC)可以通过求解有限时域内的最优控制问题进而实现不同补偿设备间的协调，因而被广泛应用于风电场电压控制。据发明人了解，目前很多控制策略都忽略了有功功率变化对电压变化的影响。

由于有功波动对PCC电压影响较大，因此在控制风电场并网电压时应考虑风电场的运行方式。部分文献利用风场整体有功输出依据系统调度指令，以牺牲清洁能源为代价提高了风电场电压控制效果。为了最大限度地利用清洁能源，风电场应采用最大功率点跟踪运行模式。然而，在最大功率点跟踪运行模式下，MPC很大程度上依赖于风功率预测信息。虽然MPC对预测误差具有一定的鲁棒性，但随着预测误差的增大，极易造成无功电压控制存在较大偏差或越限。因此，MPC无法系统地处理最大功率点跟踪运行模式下风电的不确定性。如何处理随机风电波动对电压变化的影响仍是一个有待解决的问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种风电并网电压分层协调控制方法、系统、介质及设备，本公开将预测误差的概率分布信息引入随机模型预测控制过程，有效处理了风电随机波动对电压造成的影响。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种风电并网电压分层协调控制方法，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。

这种方式，一方面，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(Stochastic model predictive control,SMPC)，以减少该时间尺度下的有功波动性影响。另一方面，在不同层间，通过不同控制时间尺度间的衔接，实现了离散以及连续无功补偿设备间的互补与协调。

具体的，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。

进一步的，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。

第一控制层在长时间尺度下挖掘了离散补偿设备的电压调节能力，其输出作为下层控制基点，以减轻下层的调节压力。第二控制层在短时间尺度下充分发挥了风机与静止无功发生器的连续无功调节能力，保证了电压控制效果，并使得控制要求由上至下依次得以满足。通过各层间不同时间尺度的SMPC环节协调，实现各层不同时间级与不同控制目标间的协调，从而达到整体控制效果最优。