CN110970902A - 基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法 - Google Patents

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王伟红
金敏杰
俞旭峰
赵文彬
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
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    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
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Abstract

本公开的目的在于提供一种基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法，通过考虑调整机组的无功出力，建立新能源电站与发电机组间的通信联系，对新能源汇集区的无功电压情况进行非线性调节。

Description

基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法
技术领域
本公开属于电气工程技术综合优化控制领域，具体涉及一种基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法。
背景技术
电力***的电压管理是电网运行方式管理的重要组成部分，传统的电压控制理念是在一个厂站的范围内平衡无功，发电厂能够有效调节厂内母线电压，变电站无功配置容量能够补偿本站总容量的10％以上，不同电压等级的要求的还有所差异。
随着电网的发展，输电线路的平均距离越来越短，电气联系越来越紧密，电压也越来越稳定，使得变电站的电压控制逐步从一个局部问题变成了体系问题。而且动态无功的需求越来越紧迫，无功控制的策略也逐步从单个变电站发展到电压动态分区控制，电压动态分区控制目前已经广泛应用于电网电压自动控制***中(AVC)。分区内的动态无功支撑能力也逐步成为研究领域的重要方向之一。
但是，当新能源并网以后，由于其随机性、波动性难以受人为控制，使得对电压的调整难度加大，汇集站或集中并网区域就会造成电压波动幅度上升、控制难度增大的现象，给电网的运行管理造成困难。为此各级调度部门都投入了大量人力物力开展相关方法研究和试验，以改善新能源并网区域的无功优化和电压稳定情况。
虽然多种无功电压控制技术在电网实际运行中等到了应用也取得了效果，但是由于新能源电站的接入往往会导致局部电网的动态无功需求急剧上升，在接入较为集中的地区会对局部电网的电压控制带来困难，为了适应这一影响就需要对分区内发电机的电压响应特性进行调整。
目前调度***采用的技术方案，是发电与无功补偿一体化方式，即通过控制自身的无功，调节各自的电压。因为新能源电源的启停往往受自燃环境的影响，一旦新能源电源退网，就有可能导致该点处的无功巨变电压崩溃。加之缺乏调节一致性，且容量有限，目前普通的无功控制方案会呈现“刚度不足”，也就是说当***电压出现大的波动时，会使新能源发电机或光伏逆变设备出现脱网情况，虽然目前已经对新能源发电设备提出了高低电压穿越的要求，但是当风力或光照不充分的情况下，新能源电源的稳定性还会受到影响。一般情况，如果新能源电源脱网或者出力发生变化，会引起电网频率和电压的变化，周边的火电或水电机组感应到这一变化后，会自动触发调节动作。但是这种控制方法是滞后的，对于新能源汇集地区还可能会出现储备能力不足导致的电网电压越限和频率变化越限等严重问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法，通过考虑调整机组的无功出力，建立新能源电站与发电机组间的通信联系，对新能源汇集区的无功电压情况进行非线性调节。
本公开的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法，包括如下步骤：
S100：基于新能源接入需求通过励磁调节实现对无功电压的调节控制；
S200：建立新能源电站与所述区域内发电厂的无功信息通道；
S300：以发电厂AVC子站为调节中枢，建立局部电网的协同控制。
也就是说，本发明另辟蹊径，通过同步发电机纳入新能源无功响应，改善电压调节能力，也就是通过出借***无功资源，建立新能源电压控制与发电机励磁控制层面的联系，实现预先控制，提高电网对于新能源的消纳水平。
附图说明
图1是本公开示出的一种基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法。
图2是本公开示出的有新能源接入的电网局部结构示意图。
图3是本公开示出的S6站新能源功率波动时500kV变电站的电压曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开的技术方案进行详细说明。
如图1所示，一种基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法，包括如下步骤：
S100：基于新能源接入需求通过励磁调节实现对无功电压的调节控制；
可以用图2所示的实际网架来说明发电机组励磁调节与新能源接入间的关系。图2中，S6站为新能源接入站点，S4站为火力发电厂或燃气发电厂，S6站的新能源上送功率在0～1000MW的范围内波动，此时S4站可以采取两种策略，第一种是传统方式，以自身的机端电压为控制目标，形成自身反馈，不参与新能源的电压控制；第二种是本发明设想的方案，发电机无功参与新能源的无功平衡。
图2中的S1和S2是局部电网中500kV变电站，其母线属于这个分区的电压支撑。当S6站上送的新能源功率在0～1000MW波动时，S1和S2站电压波动情况如图3所示。
当S4站采用传统的第一种控制模式时，电压波动情况如图3中S1和S2相应曲线所示；当S4站参与新能源无功平衡时，电压波动情况如图3中S1'和S2'相应曲线所示。显然能够看出，在相同的新能源功率波动条件下，第二种控制模式下电压稳定程度更好。
S200：建立新能源电站与所述区域内发电厂的无功信息通道；
在本步骤中，主要内容是建立发电厂S4与新能源接入站S6间的无功信息通道，如图2中的虚线所示。第一种通信方式是构建发电厂与新能源接入站的直接通信通道，如图2中的信息通道1所示，这种模式属于就地控制的方式，特点是灵活、效率高；第二种方式S6站与S4站均与控制中心联系，由控制中心进行无功平衡或电压调节，如图2中的信息通道2所示，特点是协调因素的种类多，可以采用最优化潮流等控制策略，产生较好的整体效益。其中第二种方式可以很方便得与传统的电网自动电压控制***相兼容，而第一种方式则更利于在同一集团公司的不同种电源点间建立信息通道。
S300：以发电厂AVC子站为调节中枢，建立局部电网的协同控制。
局部电网协同控制的方法是，将新能源无功与发电厂的无功资源统一纳入平衡范围，建立一体条件的控制体系；同时建立模型对新能源有功出力进行预测，将新能源可能的波动纳入电网的状态估计体系中，调节新能源汇集区周边的发电机出力，以便为新能源的波动，做好充足的无功准备；在调节周边发电机出力过程中，可以考虑均匀分担或按照辅助服务协议进行分担的技术方案。实施这一控制策略后，就能提前应对新能源有功、无功波动导致的***电压变化，实现分区的无功实时、动态优化。
另一实施例中，所述励磁调节包括但不限于对励磁电流放大倍数和调差系数的调节。对于快速波动新能源品种，如光伏发电，采用指令控制的方法还不足以补偿新能源造成的电压波动，这时可以考虑调整励磁电流的放大倍数和励磁控制***中的调差系数，从而实现快速调节和大比例调节的目的。
综上，本公开的目的在于提供一种基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法，通过考虑调整机组的无功出力，建立新能源电站与发电机组间的通信联系，对新能源汇集区的无功电压情况进行非线性调节。

Claims (1)

1.一种基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法，包括如下步骤：
S100：基于新能源接入需求通过励磁调节实现对无功电压的调节控制；
S200：建立新能源电站与所述区域内发电厂的无功信息通道；
S300：以发电厂AVC子站为调节中枢，建立局部电网的协同控制。
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