[发明专利]计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法及系统

权利要求书

1.一种计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法，其特征在于，包括：

采集风场无功输出时间序列和风场有功变化时间序列；

利用模型预测控制方法估算出各个时刻的并网点电压预测值；其中，模型预测控制方法的预测模型是根据风机无功响应的动态过而构建的，预测模型的控制输入为风场无功输出，扰动信息为风场有功变化，状态变量为并网点电压；

在并网点电压运行于并网点电压下限和并网点电压上限之间以及风场无功输出介于风场无功输出下限和风场无功输出上限之间的约束条件下，计算各个时刻的并网点电压预测值与并网点电压参考值之间的偏差；

调整风场输出功率控制命令，控制风场无功输出和风场有功变化使得并网点电压预测值与并网点电压参考值之间的偏差最小，最终实现风电波动对并网点电压的自动控制；

风电场电压控制旨在并网点电压与对应参考值之间偏差，据此构建目标函数约束条件如下

其中，为并网点参考电压；U_PCC(k)为k时刻的并网点电压预测值；U_PCC为并网点电压；表示并网点电压的下限和上限；Q表示风电场实际无功输出；Q^max、Q^min分别为风场无功输出上、下限；p表示预测时域内的控制周期数；m表示一个控制周期中的时间点数量。

2.如权利要求1所述的计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法，其特征在于，控制输入与状态变量输出之间的预测模型为：

其中：x(k)表示自k时刻起，未来m个时间点的并网点电压预测变化序列；y(k)表示k时刻的并网点电压预测值，满足：

ΔQ_W(k)表示k时刻的风场无功输出；ΔP_W(k)表示k时刻的风场有功变化；ΔQ(k)为风机实际无功功率变化量；P(k)表示k时刻的风场有功输出，P(k-1)表示k-1时刻的风场有功输出；A、B、C和D均为系数矩阵。

3.如权利要求2所述的计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法，其特征在于，系数矩阵A、B、C和D为：

B＝[β₁ β₂ … β_m]^T

C＝[1 0 … 0]_1×m

其中：系数和为给定电网运行状态下，风电场功率变化对PCC电压的影响规律；i＝1,2,…,m，考虑有功变化的影响，对应一个控制周期中的m个时间点，s_i表示风机在一个无功指令周期中，第i个时间点的无功响应系数。

4.如权利要求3所述的计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法，其特征在于，风机实际无功功率变化量ΔQ(k)的表达式为：

ΔQ(k)＝ΔQ_ref/(1+sτ)

其中，ΔQ_ref为风机无功功率变化参考；τ表示风机无功响应惯性时间常数；s表示复变量。

5.如权利要求4所述的计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法，其特征在于，考虑有功变化的影响，对应一个控制周期中的m个时间点，并网点电压在风场有功、无功共同作用下表达为：

式中：s_k表示风机在一个无功指令周期中，第k个时间点的无功响应系数；(0)表示预测开始时间。

6.如权利要求1所述的计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法，其特征在于，风场无功输出下限Q^min和风场无功输出上限Q^max是并网点电压U_PCC和风电场有功输出P的函数：

其中，f_Q为风场无功输出函数，为已知函数表达式。

7.如权利要求6所述的计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法，其特征在于，并网点电压下限和并网点电压上限的表达式为：

其中，为并网点电压函数，为已知函数表达式。