一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法技術

一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法，包括以下步驟：步驟1：基于場景概率理論依次構建表征大規模風電、大規模光伏的不確定性典型場景；步驟2：提出指導無功規劃的基于電壓二元表的暫態電壓安全裕度指標，構造無功規劃的基準場景；步驟3：先由改進的熵權優劣解距離法TOPSIS法篩選動態無功補償裝置的待配置方案，再利用攝動法確定動態無功補償裝置的最終配置方案。本發明專利技術方法將大規模風電、大規模光伏出力的不確定性計及在內，所得的規劃方案適用于所有工況，且在確保補償效果的同時，極大程度地節省了經濟成本。極大程度地節省了經濟成本。極大程度地節省了經濟成本。

【技術實現步驟摘要】
一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法


[0001]本專利技術涉及電網無功規劃
，具體涉及一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法。

技術介紹

[0002]風電、光伏作為新能源發電的主體，其并網規模日益漸增，這對電網的暫態電壓穩定性造成了嚴峻挑戰。無功規劃作為改善電網電壓穩定性的一種前瞻性途徑，被工程人員廣泛研究，但目前的研究大多僅側重于降低系統網損和電壓偏差，以解決靜態電壓穩定性問題為主，面向暫態電壓穩定性的文獻較少。因此，亟需建立一套科學、有效的無功規劃方法來提高故障后電網的魯棒性。
[0003]目前，考慮電網暫態電壓穩定的無功規劃方法普遍存在如下三類問題：
[0004]1)規劃的動態無功源種類單一，在保障系統能獲得最佳無功補償效果的同時無法兼顧經濟性；
[0005]2)研究背景大都局限于傳統電網，沒有考慮新能源的接入；
[0006]3)針對含大規模新能源的電網，現有方法未計及新能源不確定性對規劃結果的影響。
[0007]因此，在對含大規模新能源的電網進行無功規劃時，需考慮新能源的不確定性這一客觀因素，合理選取動態無功補償裝置，使其在保障全網母線電壓安全穩定運行的同時，最大限度地節省經濟成本。

技術實現思路

[0008]基于現有技術中無功規劃方法的不足，本專利技術提供一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法，該方法將大規模風電、大規模光伏出力的不確定性計及在內，所得的規劃方法適用于所有工況；且在確保補償效果的同時，極大程度地節省了經濟成本。
[0009]本專利技術采取的技術方案為：
[0010]一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法，包括以下步驟：
[0011]步驟1：基于場景概率理論依次構建表征大規模風電、大規模光伏的不確定性典型場景；
[0012]步驟2：提出指導無功規劃的基于電壓二元表的暫態電壓安全裕度指標，構造無功規劃的基準場景；
[0013]步驟3：先由改進的熵權優劣解距離法(TOPSIS法)篩選動態無功補償裝置的待配置方案，再利用攝動法確定動態無功補償裝置的最終配置方案。
[0014]所述步驟1中，大規模風電的典型場景構建如下：
[0015][0016]式(1)中，f(v)為風速的概率密度函數；v為風速大??；k為風速分布的形狀參數；c為尺度參數；e為自然常數。
[0017][0018]式(2)中，P
w
為大規模風電的輸出功率；P
wr
為大規模風電的額定容量；v
ci
、v
r
、v
co
分別為風電機組的切入風速、額定風速、切出風速；
[0019][0020]式(3)中，P
WT.1
為大規模風電運行于典型風電場景1下的概率；f(v)為風速的概率密度函數。
[0021][0022]式(4)中，為大規模風電在典型風電場景1下的輸出功率大小。
[0023][0024]式(5)中，P
WT.2
為大規模風電運行于典型風電場景2下的概率；
[0025][0026]式(6)中，為大規模風電運行于典型風電場景2時的輸出功率大?。?br/>[0027][0028]式(7)中，P
WT.3
為大規模風電運行于典型風電場景3下的概率；
[0029][0030]式(8)中，為大規模風電在典型風電場景3下的輸出功率大小。
[0031]典型風電場景1為風電擬停機場景；典型風電場景2為風電欠額輸出場景；典型風電場景3為風電額定輸出場景。
[0032]所述步驟1中，大規模光伏的典型場景的典型場景的構建如下：
[0033][0034]式(9)中，f(G)為太陽的輻照度的概率密度函數；G為太陽的輻照度；ψ為標準差，其計算方法參見公式(11)；γ為平均值，其計算方法參見公式(10)；
[0035][0036]式(10)中，H為對數隨機變量的平均值；E為對數隨機變量的方差。
[0037][0038][0039]式(12)中，P
p
為大規模光伏的輸出功率；G為太陽的輻照度；R
c
為某一特定的太陽的輻照度；P
pr
為大規模光伏的額定輸出功率；G
std
為標準環境下太陽的輻照度。
[0040]所述步驟1中，大規模光伏的典型場景包括：典型光伏場景1、典型光伏場景2、典型光伏場景3；典型光伏場景1為光伏擬停機場景；典型光伏場景2為光伏欠額輸出場景；典型光伏場景3為光伏額定輸出場景。
[0041]大規模光伏運行于各典型光伏場景下的概率及其有功出力大小如公式(13)～(18)所示：
[0042][0043]式(13)中，P
PV.1
為大規模光伏運行于典型光伏場景1下的概率；R
c
為某一特定的太陽的輻照度；f(G)為太陽的輻照度的概率密度函數。
[0044][0045]式(14)中，為大規模光伏運行于典型光伏場景1時的輸出功率大小；P
pr
為大規模光伏的額定輸出功率；G
std
為標準環境下太陽的輻照度；ψ為標準差；P
p
為大規模光伏的輸出功率；γ為平均值；e為自然常數。
[0046][0047]式(15)中，P
PV.2
為大規模光伏運行于典型光伏場景2下的概率；
[0048][0049]式(16)中，為大規模光伏運行于典型光伏場景2時的輸出功率大??；
[0050][0051]式(17)中，P
PV.3
為大規模光伏運行于典型光伏場景3下的概率；
[0052][0053]式(18)中，為大規模光伏運行于典型光伏場景3時的輸出功率大小。
[0054]所述步驟2中，基于電壓二元表的暫態電壓安全裕度指標包括公式(19)所示的區域電壓合格率指標和公式(20)所示的區域電壓穩定裕度指標；
[0055]電壓二元表(V
cr
,T
cr
)是描述母線的偏移程度的一種評估標準，若在暫態過程中各母線電壓V
i
低于預設門檻值V
cr
的最長持續時間T
b
不超過規定時間T
cr
時，則認為該母線暫態電壓穩定，否則暫態電壓失穩。
[0056][0057]式(19)中，P
a.e
為考慮M個預選故障集和整個系統所有N條母線后的區域a.e電壓合格率指標；M為預選故障的總數；N為全網母線的總數；N
a.e.b.d
為母線b處發生d類型故障時，區域a.e內電壓合格母線的數量，當母線i的暫態電壓安全裕度指標η
i
<1時，即可認為母線i為電壓合格母線；N
a.e
為區域a.e內的所有的母本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1：構建表征大規模風電、大規模光伏的不確定性典型場景；步驟2：提出基于電壓二元表的暫態電壓安全裕度指標，構造無功規劃的基準場景；步驟3：先由改進的熵權優劣解距離法篩選動態無功補償裝置的待配置方案，再利用攝動法確定動態無功補償裝置的最終配置方案。2.根據權利要求1所述一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法，其特征在于：大規模光伏的典型場景包括：典型光伏場景1、典型光伏場景2、典型光伏場景3；大規模光伏運行于各典型光伏場景下的概率及其有功出力大小如公式(13)～(18)所示：式(13)中，P
PV.1
為大規模光伏運行于典型光伏場景1下的概率；R
c
為某一特定的太陽的輻照度；f(G)為太陽的輻照度的概率密度函數；式(14)中，為大規模光伏運行于典型光伏場景1時的輸出功率大??；P
pr
為大規模光伏的額定輸出功率；G
std
為標準環境下太陽的輻照度；ψ為標準差；P
p
為大規模光伏的輸出功率；γ為平均值；e為自然常數；式(15)中，P
PV.2
為大規模光伏運行于典型光伏場景2下的概率；式(16)中，為大規模光伏運行于典型光伏場景2時的輸出功率大小；式(17)中，P
PV.3
為大規模光伏運行于典型光伏場景3下的概率；式(18)中，為大規模光伏運行于典型光伏場景3時的輸出功率大小。3.根據權利要求1所述一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法，其特征在于：所述步驟2中，基于電壓二元表的暫態電壓安全裕度指標包括公式(19)所示的區域電壓合格率指標和公式(20)所示的區域電壓穩定裕度指標；
式(19)中，P
a.e
為考慮M個預選故障集和整個系統所有N條母線后的區域a.e電壓合格率指標；M為預選故障的總數；N為全網母線的總數；N
a.e.b.d
為母線b處發生d類型故障時，區域a.e內電壓合格母線的數量，當母線i的暫態電壓安全裕度指標η
i
<1時，即可認為母線i為電壓合格母線；N
a.e
為區域a.e內的所有的母線數目；δ
d
為故障d的權重系數，數值上等于其發生的概率；d為故障類型；b為區域a.e內母線的編號；由于各典型故障相互獨立，故有由于各典型故障相互獨立，故有為母線b發生故障d的概率，設故障d發生在系統各母線處的概率相等，即在系統各母線處的概率相等，即式(20)中，η
a.e
為區域a.e的電壓穩定裕度指標；M為預選故障的總數；N為全網母線的總數；N
a.e
為區域a.e內的所有的母線數目；δ
d
為故障d的權重系數；為母線b發生故障d的概率；η
i.d.b
為母線b發生故障d時區域a.e內母線i的暫態電壓安全裕度指標；B
a.e
為區域a.e的權值，由公式(21)定義；式(21)中，S
a.e
為區域a.e中總的視在功率；L為系統內區域的總數；L
?
1為系統里除區域a.e外的剩余區域；e和f均為區域的編號；|Z
′
a.e
?
a.f
|為區域a.e和區域a.f之間的等效阻抗模值，等效阻抗的計算方法如公式(22)所示；Z
′
a.e
?
a.f
＝Z
a.e
?
a.e
+Z
a.f
?
a.f
?
2Z
a.e
?
a.f
???????????????????
(22)；式(22)中，Z
′
a.e
?
a.f
為區域a.e和區域a.f之間的等效阻抗；Z
a.e
?
a.e
為區域a.e的自阻抗；Z
a.f
?
a.f
為區域a.f的自阻抗；Z
a.e
?
a.f
為區域a.e和區域a.f之間的互阻抗。4.根據權利要求1所述一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法，其特征在于：所述步驟2中，無功規劃的基準場景的構造具體見公式(23)～(24)：式(23)中，B
l.h
為在典型風電場景l和典型光伏場景h下的系統暫態電壓安全裕度指標；P
u
為系統以運行方式u運行的概率；S為系統運行方式的總數；M為預選故障的總數；N為全網母線的總數；N
a.e
為區域a.e內的所有的母線數目；L為系統內區域的總數；P
WT.l
為系統在典型風電場景l下運行的概率；P
PV.h
為系統在典型光伏場景h下運行的概率；
δ
u.l.h.d
為系統在u運行方式、典型風電場景l及典型光伏場景h下故障d的權重系數；為考慮系統在u運行方式、典型風電場景l及典型光伏場景h后母線b發生故障d的概率；η
i.u.l.h.d.b
為考慮系統在u運行方式、典型風電場景l及典型光伏場景h后母線b發生故障d時，系統內母線i的暫態電壓安全裕度指標；B
a.e
為區域a.e的權值；u為電力系統運行方式的編號；i為系統內母線的編號；根據各場景的系統暫態電壓安全裕度指標，繼而由公式(24)確定出無功規劃的基準場景：J＝max{B
l.h
|l∈{1,2,...,T},h∈{1,2,...,F}}
????????????????
(24)；式(24)中，J為確定出的無功規劃的基準場景；T為典型風電場景的總數；F為典型光伏場景的總數；max{B
l.h
}為各B
l.h
的最大值；l為典型風電場景的編號；h為典型光伏場景的編號。5.根據權利要求4所述一種適應大規模風光接入的考慮暫態電壓穩定的無功規劃方法，其特征在于：所述步驟2中，基于構造的無功規劃的基準場景，由公式(25)～(26)選取出基準場景下的最嚴重故障：式(25)中，D
d.b
為母線b發生故障d時，系統的電壓失穩風險指標；δ
d
為故障d的權重系數；為母線b發生故障d的概率；B
a.e
為區域a.e的權值；η
i.d.b
為母線b發生故障d時，區域a.e內母線i的暫態電壓安全裕度指標；L為系統內區域的總數；N
a.e
為區域a.e內的所有的母線數目；ξ＝max{D
d.b
|d∈{1,2,...,M},b∈{1,2,...,N}}
???????????????
(26)；式(26)中，ξ為無功規劃的基準場景下的最嚴重故障；M為預選故障的總數；N為全網母線的總數；max...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐艷春，蔣偉俊，汪平，孫思涵，
申請(專利權)人：三峽大學，
類型：發明
國別省市：