申请/专利权人：国网冀北电力有限公司电力科学研究院;国家电网公司华北分部;武汉大学

申请日：2021-09-28

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN113852091B

主分类号：H02J3/16

分类号：H02J3/16;H02J3/50;H02J3/48;H02J3/46

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2022.01.14#实质审查的生效;2021.12.28#公开

摘要：本发明提出了一种基于MPC的新能源并网无功电压调节方法，在新能源并入电网以后，检查各节点电压是否越限，求解节点电压对节点注入有功、无功的灵敏度矩阵，选择越限程度最严重的节点进行有功无功调节。首先根据历史运行状态信息预测未来输入功率的变化，通过灵敏度矩阵预测到扰动后的节点电压。然后以节点电压偏移量最小化和调节设备无功裕度最大化为目标，以功率平衡、节点电压上下限、分组电容器容量、SVC约束和DFIG约束为约束条件，得到满足约束的最优结果。最后分配得到风电机无功出力，并联电容器组投切数目和SVC无功出力。该策略在保证电压合格率的同时平滑了设备输出并降低了网损，提高了电压控制的经济性。

主权项：1.一种基于MPC的新能源并网无功电压调节方法，其特征在于，包括：步骤1、采集配电网拓扑和线路参数以及各节点电压，并检查个节点电压是否越限，若越限，则进行执行步骤2，否则进入下一个采集周期重复本步骤；步骤2、求解节点电压对注入无功的灵敏度矩阵然后选择越限最严重的节点作为调节节点，通过扰动量预测未来时域的电压，以无功为调节变量进行综合优化后得到优化结果；步骤3、根据优化结果，风电机无功出力，并联电容器组投切数目和SVC无功出力；步骤2中，优化基于目标函数和约束条件：目标函数：以风电机机端电压稳定水平最好、无功裕度最均衡、动态补偿设备无功裕度最大为综合目标； 其中w1+w2+w3+w4＝1，为权重因子；w1、w2、w3、w4分别为电压偏差值、风机无功裕度、SVC无功裕度、电容无功裕度的权重因子；Vg为风电机节点电压实际值，为参考值，取标幺值1；具有均衡的无功裕度以保证避免发生连锁脱网事故；Qj为风电机的无功出力，q为风电机的台数，Qjmax和Qjmin分别为风电机组无功最大和最小值；Qx为SVC的无功出力，s为SVC的台数，Qxmax和Qxmin分别为SVC无功最大和最小值；Qc为分组投切电容器组的无功出力，a为电容器的组数，Qcmax和Qcmin分别为电容器组无功最大和最小值；约束条件为： Vimin≤Vi≤VimaxQcmin≤Qc≤QcmaxQxmin≤Qx≤QxmaxVimin和Vimax分别代表节点电压的上下限，Vi为实际电压；Pi为节点注入有功功率、Qi为节点注入无功功率；Gij为支路电导，Bij为支路电纳；θij为节点i和j的电压之间的相角；步骤2具体包括：步骤2.1、确定无功调节设备的电压灵敏度；步骤2.2、求取电网的雅各比矩阵；步骤2.3、利用MPC预测未来时域电压；步骤2.1中，无功调节设备包括分组投切电容器组、静止无功补偿器SVC以及双馈风电机DFIG；分组投切电容器组中，关键节点电压对电容器投切组数的灵敏度为： C0为单独一台电容器的容量；Vj为电容器接入节点的电压，ω为角频率；Sij代表第j台分组头尾变压器对关键节点i的电压灵敏度；静止无功补偿器SVC中，节点电压对无功功率的灵敏度为： B为SVC的电纳，U为SVC两端的电压；双馈风电机DFIG中，节点k对节点j输出无功的灵敏度为K大于j时，K小于j时，Xn为支路阻抗，Un为节点电压；步骤2.2中，雅各比矩阵基于以下公式得到 S＝J-1；步骤2.3中，利用MPC预测未来时域电压基于动态控制响应参数的线性化电压秒级预测模型 其中Vk、Vk+1分别代表当前时刻k和下一时刻k+1的节点电压，ΔQw、ΔPL、ΔQL表示风电场以及负荷的有功无功功率波动量；ΔQq、ΔQsvc、ΔQc分别代表风电机、SVC和电容器组的无功调节量。

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