[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

说明书

本发明属于风电场电压控制领域，提供了一种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。其中，该方法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；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。

技术领域

本发明属于风电场电压控制领域，尤其涉及一种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。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明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，可称为弱连接送端系统。当风电功率在短时间内出现大幅度涨落时，极易引起并网点电压的剧烈波动，甚至可能诱发连锁脱网事故、影响电网的安全稳定运行。因此，该类型系统的电压控制问题已成为大规模风电并网运行所面临的严重问题之一。

作为当前风电场的主流机型，双馈风力机自身即具有一定的动态无功补偿能力，应当在风电场侧的电压控制中充分利用其无功调节能力。另一方面，大量离散补偿设备(如OLTC，电容器/电感)以及连续无功补偿设备(如SVG/SVC)被应用于PCC电压控制。使得风电场的无功电压协调控制面临极大挑战，受到工程与学界的广泛关注。

发明人发现，现有风场侧电压控制研究仅关注风场内部协调控制，并未实时考虑电网电压支撑能力的变化，缺乏与电网间的协调配合，而PCC点电压支撑能力主要依赖于电网，且随电网运行方式及风电功率变化而变化，直接影响风场侧电压控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供一种计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法，其将风电场与电网之间的电压支持协调能力集成到风电场电压控制中，结合模型预测控制(model predictive control，MPC)，实现了风电波动对PCC(thepoint of common coupling，并网点)电压的自动控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种计及电网电压支撑能力影响的风电场电压控制方法，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。

作为一种实施方式，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：