[发明专利]降低新能源汇集区电压波动的自动电压控制方法及装置

说明书

本公开涉及一种降低新能源汇集区电压波动的自动电压控制方法及装置，属于电力系统自动电压控制技术领域。其中方法包括：在每个自动电压控制周期来临时，获取电网中新能源汇集区域的基态潮流计算结果，计算新能源汇集区域中各新能源电站的高压侧母线注入有功对各母线的电压灵敏度；利用灵敏度，计算预测时段内各时刻的新能源汇集区域中各母线电压预测值；根据电压预测值，计算各母线在预测时段的电压安全区域上限和电压安全区域下限，以用于该预测时段的自动电压控制。本公开适用于集中并网的新能源电站汇集区域电网，能够在新能源发电快速变化之前就对电网的无功设备进行了预防性调节，保证了新能源汇集区电网电压的安全稳定性。

技术领域

本公开属于电力系统自动电压控制技术领域，特别涉及一种降低新能源汇集区电压波动的自动电压控制方法及装置。

背景技术

自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是实现输电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用输电网实时运行数据，从输电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,2003年，第27卷第8期，16-20页)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。

AVC系统的主站部分是在电力系统控制中心基于软件实现的，其对输电网的电压控制策略主要有对电厂各发电机无功控制策略以及对变电站的无功设备控制策略2类。其中对电厂各发电机的无功控制策略，目前采用的主要方式是：调度中心的AVC主站系统通过无功优化计算得到电厂各机组的无功调节量后，通过数据通信通道向电厂的AVC子站系统发送，电厂的AVC子站接收到发电机无功调整量后，根据当前电厂内各台发电机的运行状态，采用步进方式调整发电机发出的无功功率，直到达到AVC主站下发的调整量。对变电站的无功设备控制策略为对无功补偿设备的投切指令，无功设备主要包括电容器和电抗器，当投入电容器或切除电抗器时，母线电压升高；当切除电容器或投入电抗器时，母线电压降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，找到无功设备所连接的断路器并合上或断开断路器，以完成无功设备的投入或切除。

为了实现国家“2030年碳达峰、2060年碳中和”的战略目标，构建以新能源为主体的新型电力系统是电力工业促进自身碳减排、支撑全社会碳减排的必由之路。新能源已成为不少有条件的地区推进清洁能源替代的优选方案，形成了新能源汇集区，其并网容量快速增长，给电网的调度运行带来新的挑战。一方面，在一些距离负荷中心较近的区域，比如沿海发达城市的近海区域，且常年有风，非常适合电负荷中心的有功需求；另一方面，采取大规模集中开发模式，在新能源集中并网的区域缺乏常规水、火发电厂机组的无功电压支撑，系统短路容量较小，新能源固有的有功发电间歇的变化会引发较大的电压波动，给电压调控带来较大困难。

在大规模集中汇集接入电网的新能源发电区域，容易发生由于电压波动过大引起的新能源电站连锁脱网故障，进而影响整个电网的安全稳定运行。为了解决这个问题，一方面需要充分利用新能源场站自身的无功调节能力，为新能源发电提供电压支撑；另一方面也要合理调控新能源场站和送出通道的多种无功资源，实现协调控制。

自动电压控制(AVC)已经在各级电网调度中心广泛使用。近年来，围绕大规模新能源集中汇集接入电网的电压控制，已有较多的研究成果。郭庆来,王彬,孙宏斌在《支撑大规模风电集中接入的自律协同电压控制技术》(电力系统自动化,2015年，第39卷第1期，88-93页)中提出了支撑大规模风电集中接入的自律协同电压控制技术体系，在新能源电站级实现自律控制，利用新能源电站子站协调控制静止无功补偿器、静止无功发生器、风电机组、电容电抗器等不同时间常数的调节设备，从而抑制间歇性风电出力诱发的电压波动；在系统级实现协同控制，在正常情况下通过可自适应于风功率变化的敏捷二级电压控制减小电压波动，在脱网风险较大时利用基于安全约束最优潮流(SCOPF)的预防控制保证汇集区域正常且安全的运行状态。