[发明专利]高风电渗透率下交直流系统分阶段电压控制方法及系统

说明书

本发明属于智能电网领域，提供了提出高风电渗透率下交直流系统分阶段电压控制方法及系统。在紧急控制阶段，控制通过预测及区域间通讯确定下一步本区域电压控制变量；然后通过以电压偏差和控制成本最小为目标函数的模型预测控制进行电压控制。在预防性电压控制阶段，利用区域内发电机组和并联电容器对快响应设备进行无功置换，增加快速响应设备的备用裕度，提高系统的应对突发事故的能力。仿真结果表明，该策略能提高长期电压控制的计算效率并优化系统的无功备用。

技术领域

本发明属于智能电网领域，尤其涉及高风电渗透率下交直流系统分阶段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。

随着我国大规模海上风电场的建设和运行，如何合理接纳海上风电成为电力系统中亟待解决的问题之一。风电场与交流系统的连接方式是影响交流电压稳定性的重要因素。在现有的连接方式分为交流接入，传统直流(LCC-HVDC)接入和多端柔性直流接入(VSC-MTDC)。VSC-MTDC因其具有有功和无功独立控制、风电场与陆上电网的频率解耦运行特性、可形成多端直流电网等优势，成为现有风电并网的最佳选择。

随着风电装机容量在电网发电中占的比例越来越大，风电对电网电压的影响区域也从风电馈入点扩大到整个交流系统。当风电通过VSC-MTDC馈入到交直流电网中，由于其间歇性和波动性，造成交流系统电压波动甚至越限。且风电通过不同接入点馈入交流电网，各馈入点的交流系统运行特性各不相同，传统集中式控制难以满足多区域多目标控制的要求。为了提高长期电压控制的计算效率、优化系统的无功备用，保证系统的电压稳定性，对高风电渗透率下交直流系统分布式电压控制方法进行研究具有重要意义。

据发明人了解，目前高风电渗透率下交直流系统分布式电压控制方法存在以下问题：(1)目前为了应对可再生能源出力的不确定性，主要研究风电场内部调压、馈入电网电压控制和无功优化，但针对于高风电渗透率下交直流电网的长期电压控制研究较少。(2)现有研究仅考虑在故障后的紧急电压控制，未考虑电压进入安全范围后对系统无功备用进行优化。紧急电压控制后快响应无功备用下降明显，若不进行无功置换将导致在下一次控制中系统无充足的快速响应无功备用，降低了系统的电压稳定性。(3)现有长期电压失稳控制方案中，对于风电场通过VSC-MTDC接入交流电网的场景未能充分发挥柔性直流的控制特性，降低了系统的长期电压稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供高风电渗透率下交直流系统分阶段电压控制方法，首先以风电馈入点为聚类中心对电网进行分区，并根据交流电网电压偏差将控制分为一阶段紧急电压控制和二阶段预防电压控制。其可以有效避免风电波动引起的电压越限，提高计算速度，保证系统的长期电压稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，公开了高风电渗透率下交直流系统分阶段电压控制方法，包括：

使用风电预测出力数据，以风电接入点为聚类中心，进行基于电压灵敏度的分区；

获取各区域内最低和最高节点电压信息，进行分阶段电压控制，包括：紧急控制阶段，采用紧急控制模式，预防性电压控制阶段，采用预防性电压控制模式；

在紧急控制阶段，控制通过预测及区域间通讯确定下一步本区域电压控制量；然后以电压偏差和控制成本最小为目标函数的模型预测控制进行电压控制；在预防性电压控制阶段，利用区域内发电机组和并联电容器对快响应设备进行无功置换，增加快速响应设备的备用裕度。

其中，紧急控制模式下，判断区域内无功和柔性直流控制量是否能满足电压控制要求，如果能，执行区域内紧急电压控制，如果不能，则添加系统间电压灵敏度最大的无功控制变量到控制序列中，进行区域间电压协调控制，若仍无法满足则启动切负荷控制。