[发明专利]一种大型双馈风电场的无功优化控制方法

说明书

本发明公开了一种大型双馈风电场的无功优化控制方法，包括：将风机分组；以风电场输出的总有功功率最大为目标建立目标函数；结合双馈风机无功出力特性，计算各台双馈风机机组无功出力的上下限；以双馈风机机组无功出力上下限、风电场各节点电压偏差、电网对风电场的无功调度指令为约束条件，建立约束条件函数；采用分组无功优化控制策略对所述优化目标函数和所述约束条件组成的优化模型进行求解，形成满足要求的风电场无功控制方法。

技术领域

本发明属于风电场运行控制技术领域，特别涉及一种大型双馈风电场的无功优化控制方法。

背景技术

随着全球不可再生能源储量下降及环境污染问题的日益严峻，开发和利用以风能为代表的新能源已为大势所趋。越来越多的大型风电场融入到电力系统中，电网对风电场的要求也越来越高，无功控制已成为当前面临的一个重要问题。目前风电场中大量使用的是双馈感应风机，双馈风机可控性较高、变流器容量较小且无功调节速度较快。不仅如此，双馈风机还可单独对有功和无功进行解耦控制，因此双馈风电场自身具有调节无功功率的能力，不需额外添加无功补偿源，经济可靠。

目前国内外学者大多直接使用优化算法优化机组的无功分配，这种无功分配方法虽然在满足电网对风电场的无功调度的基础上，考虑了风场内损耗的优化，但将全部风机作为算法的输入量，优化算法的计算时间较长，且没考虑风场实际运行时风功率的时变性。当风功率变化较大时，直接使用优化算法分配机组无功功率，并将全部风机的无功功率作为算法的优化变量，会导致优化周期较长，优化得到的风机无功最优值不再适用于现有风速。因此，本发明同时考虑电网对风电场的无功调度和风电场的损耗，以及风功率的变化对优化结果的影响，采用分组优化控制策略进行了大型双馈风电场的无功功率的优化分配。

发明内容

本发明提出了一种大型双馈风电场的无功优化控制方法，这种控制方法大大减少优化变量，提升优化算法的计算速度，缩短优化周期，减少风速变化对风电场无功调度的影响，并有效提高风电场输出的有功功率。

发明的技术解决方案如下：

(1)对大型双馈风电场的每一条馈线上的风机进行分组，从第一台风机起，每6台风机为一组，最后若剩余不足6台的风机也组成一组，并依次将风机组编号为1,2,....,m,....,N_G；用N_m表示第m组风机的风机台数(m＝1,2,...,N_G)。

(2)以风电场输出的总有功功率最大为目标建立目标函数f：

其中，和分别表示第m组第i(i＝1,2,...,N_m)台双馈风机输出的有功功率、铜耗、定子侧变流器损耗、网侧变流器损耗和变压器损耗；表示第i段线路的有功损耗，表示风电场平衡节点到汇流母线节点之间线路的有功损耗；可由下式计算：