針對(duì)規(guī)?；L(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種針對(duì)規(guī)?；L(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法，包括以下步驟：計(jì)算系統(tǒng)的靈敏度方程；計(jì)算包含所研究節(jié)點(diǎn)功率或電壓靈敏度信息的雅可比矩陣；針對(duì)各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的響應(yīng)特性進(jìn)行靈敏度控制。在保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提下，達(dá)到大幅提高電網(wǎng)對(duì)新能源的接納及送出能力，減小棄風(fēng)，提高新能源上網(wǎng)電量的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】針對(duì)規(guī)?；L(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及規(guī)模化新能源發(fā)電過(guò)程中無(wú)功電壓控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種 針對(duì)規(guī)?；L(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)風(fēng)電進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段以后所產(chǎn)生的大型新能源基地多數(shù)位于"三北地 區(qū)"（西北、東北、華北），大型新能源基地一般遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，其電力需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離、高電 壓輸送到負(fù)荷中心進(jìn)行消納。以甘肅電網(wǎng)為例，截至2014年4月，甘肅電網(wǎng)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī) 容量已達(dá)707萬(wàn)千瓦，約占甘肅電網(wǎng)總裝機(jī)（3500萬(wàn)千瓦）容量的20. 2%，成為僅次于火 電的第二大主力電源；光伏發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)到435萬(wàn)千瓦，約占甘肅電網(wǎng)總裝機(jī)容量的 12. 4%，同時(shí)甘肅成為我國(guó)光伏裝機(jī)規(guī)模最大的省份。目前，甘肅電網(wǎng)風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī) 約占甘肅電網(wǎng)總裝機(jī)容量的1/3。
[0003] 由于風(fēng)、光資源的間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性，風(fēng)電出力的波動(dòng)性會(huì)導(dǎo)致大型風(fēng)電場(chǎng) 電壓出現(xiàn)相應(yīng)波動(dòng)。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生電壓較大波動(dòng)時(shí)，若沒(méi)有足夠的無(wú)功支撐，將引起風(fēng)電場(chǎng) 電壓跌落。由于不同風(fēng)電場(chǎng)的接入點(diǎn)不同，對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功相應(yīng)特性也不同，存在空間特性差 異。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種針對(duì)規(guī)?；L(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈 敏度分析方法，以實(shí)現(xiàn)大幅提高電網(wǎng)對(duì)新能源的接納及送出能力，減小棄風(fēng)，提高新能源上 網(wǎng)電量的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種針對(duì)規(guī)模化風(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一、計(jì)算系統(tǒng)的靈敏度方程；
[0008] 步驟二、計(jì)算包含所研究節(jié)點(diǎn)功率或電壓靈敏度信息的雅可比矩陣；
[0009] 步驟三、針對(duì)各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的響應(yīng)特性進(jìn)行靈敏度控制。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟一具體為：
[0011] 設(shè)電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i的發(fā)電機(jī)功率為Pei+jQM，負(fù)荷功率為PuH+jQuH，以極坐標(biāo)表 示節(jié)點(diǎn)電壓時(shí)，節(jié)點(diǎn)的功率平衡方程為

【權(quán)利要求】
1. 一種針對(duì)規(guī)?；L(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟一、計(jì)算系統(tǒng)的靈敏度方程； 步驟二、計(jì)算包含所研究節(jié)點(diǎn)功率或電壓靈敏度信息的雅可比矩陣； 步驟三、針對(duì)各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的響應(yīng)特性進(jìn)行靈敏度控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)規(guī)模化風(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法，其特征在 于，所述步驟一具體為： 設(shè)電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i的發(fā)電機(jī)功率為PM+jQM，負(fù)荷功率為PuH+jQuH，以極坐標(biāo)表示節(jié) 點(diǎn)電壓時(shí)，節(jié)點(diǎn)的功率平衡方程為 Api = Pci'PLDi'UiSUj^GijCos 8 jj+BijSin 8 ^.) = 〇 A Qi = Qci-QLDi-Ui (Gijsin S ij-BijCos S u) = 〇 (1) 其中，Pi為注入節(jié)點(diǎn)i的有功功率A為注入節(jié)點(diǎn)i的無(wú)功功率辦為節(jié)點(diǎn)i的電壓； Gij+jBij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的導(dǎo)納；S u為節(jié)點(diǎn)i、j之間的電壓相角差，S ^ S ^ S』； 若以p、u、x分別表示擾動(dòng)變量、控制變量和狀態(tài)變量。電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)功率平衡方程可 表示為： f (x, u, p) = 0 (2) 設(shè)包含風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域運(yùn)行在狀態(tài)（x(〇)，u(0)，p(0))下，如某一風(fēng)電場(chǎng)有功出力波動(dòng) Ap，常規(guī)發(fā)電機(jī)做了相應(yīng)的調(diào)整Au，系統(tǒng)相應(yīng)發(fā)生了狀態(tài)偏離Ax，則系統(tǒng)的功率平衡方 程應(yīng)為： f (x(0)+Ax, u(0)+Au, p(0)+Ap) =0 (3) 假設(shè)穩(wěn)態(tài)情況下各變量的變化很小，以至忽略其二階及以上的各項(xiàng)，則式3可以展開(kāi) 化簡(jiǎn)為：
Jx A X+Ju A U+Jp A p = 0 (5) 上式稱(chēng)為靈敏度方程，由該式可解出狀態(tài)變量的偏離值： Ax = - J；1 (juAu + JpAp) = SxuAu + SxpAp (6) 式中，& =-人―1人，?，兩者均稱(chēng)為靈敏度矩陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)規(guī)?；L(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法，其特征在 于，所述步驟二計(jì)算包含所研究節(jié)點(diǎn)功率或電壓靈敏度信息的雅可比矩陣具體為： 設(shè)J為系統(tǒng)極坐標(biāo)形式的全階雅可比矩陣，AY和AX分別為系統(tǒng)注入變化量和狀態(tài) 變化量，將AY分成兩部分，S卩AY= [AYX AYJT，對(duì)應(yīng)的AX則變?yōu)锳X= [AXx AXJ T，其中，八\和A&分別為被控風(fēng)電場(chǎng)接入地區(qū)節(jié)點(diǎn)，包括風(fēng)電場(chǎng)出口節(jié)點(diǎn)和接入點(diǎn)，注入 變化量和狀態(tài)變化量；△￥1<和AXN*別為其余節(jié)點(diǎn)的注入變化量和狀態(tài)變化量。相應(yīng)地將 J劃分為4部分，即：
式中：△仏和A 0W分別為風(fēng)電場(chǎng)出口節(jié)點(diǎn)的電壓和相角變化向量；△%和A 0。分別 為接入點(diǎn)的電壓和相角變化向量；八？"和AQW分別為風(fēng)電場(chǎng)出口節(jié)點(diǎn)注入有功、無(wú)功變化 向量；AP。和AQ。分別為接入點(diǎn)注入有功、無(wú)功變化向量；在風(fēng)電場(chǎng)接入地區(qū)的主要注入量 為風(fēng)電場(chǎng)輸出的有功和無(wú)功功率，若只考慮無(wú)功功率對(duì)電壓的作用，則由式（1)和式（2)可 得第i個(gè)接入點(diǎn)電壓關(guān)于第j個(gè)風(fēng)電場(chǎng)輸出無(wú)功功率變化的靈敏度關(guān)系為： Si - A2m+n+1，m+n+J_ (14) 第j個(gè)風(fēng)電場(chǎng)出口電壓關(guān)于自身輸出無(wú)功功率變化的靈敏度關(guān)系為： §2 - Am+j，m+n+J. (15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的針對(duì)規(guī)?；L(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法，其特征在 于，所述步驟三靈敏度控制具體為： 將鼠籠機(jī)組等效為PQ節(jié)點(diǎn)，雙饋機(jī)組和永磁直驅(qū)機(jī)組等效為PV節(jié)點(diǎn)； 根據(jù)商壓電網(wǎng)兀件特性，有下列PQ分解法的Q - V迭代方程： AQ = -B" AV (16) 式（16)中包括PV節(jié)點(diǎn)，式（16)表明，節(jié)點(diǎn)無(wú)功變化與電壓幅值變化強(qiáng)相關(guān)； 對(duì)式（16)B"求逆可得節(jié)點(diǎn)之間無(wú)功電壓的靈敏度關(guān)系： AV = S AQ (17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的針對(duì)規(guī)模化風(fēng)電的無(wú)功電壓控制靈敏度分析方法，其特征在 于，所述B"求解包括： 由于發(fā)電廠PV節(jié)點(diǎn)具有保持電壓恒定的控制特性，進(jìn)行B"求逆計(jì)算控制靈敏度時(shí)， 計(jì)及PV節(jié)點(diǎn)物理意義即PV節(jié)點(diǎn)保持電壓恒定的控制特性類(lèi)似恒壓源，表明PV節(jié)點(diǎn)對(duì)地導(dǎo) 納為極大值，在PV節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)B"對(duì)角元上置極大值； 對(duì)于裝設(shè)可投切無(wú)功補(bǔ)償裝置變電站節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行B"求逆計(jì)算控制靈敏度時(shí)，該節(jié)點(diǎn)不 采用PQ節(jié)點(diǎn)模型，而是根據(jù)電容或電抗器容量修正節(jié)點(diǎn)對(duì)地導(dǎo)納。
【文檔編號(hào)】H02J3/16GK104348165SQ201410532363
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】汪寧渤, 周強(qiáng), 路亮, 黃華, 陟晶, 韓自?shī)^, 徐陸飛, 冉亮, 騰賢亮 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司, 甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心, 國(guó)電南瑞科技股份有限公司