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随着新能源的快速发展,风能因其分布广泛、清洁环保等特点得到了广泛应用。由于风电具有随机性和不确定性,如何保证风电接入下电力系统的静态电压稳定成为了亟待解决的问题。此外,伴随着交直流系统的快速建设,电网的物理形态和运行特性发生了显著变化,综合考虑新能源和直流部分对电网电压的稳定影响具有重要意义。本文基于风险评估理论,分析风电接入的VSC-HVDC交直流系统的电压稳定问题,通过提出电压综合风险指标,分析了不同因素对电压稳定性的影响,确立了系统薄弱点,并进一步基于系统薄弱点制定了多目标无功优化策略。本文针对考虑风电的交直流系统电压稳定问题,具体研究内容如下:
建立了含VSC-HVDC的交直流系统数学模型,介绍了常用的VSC控制方式、交直流潮流计算方法和分析静态电压稳定的方法。在传统连续潮流算法的基础上考虑风电接入特性和负荷特性,为了准确快速绘制PV曲线,在预测环节采用线性预估和非线性预估相结合的方法,基于自适应调整策略实现了控制步长的选取,为评估电压稳定性奠定了基础。
基于风险评估理论,提出了考虑风电接入的电压稳定风险指标,该指标综合考虑了节点电压变化和系统负荷裕度变化,可以更全面地反映系统节点的风险状况。通过建立不同的风电接入场景,调整VSC控制方式和控制参数,利用拉丁超立方抽样选取系统的运行状态进行系统风险评估,从而确定系统的薄弱区域。通过仿真算例表明,本文所提风险指标可以有效判断节点的薄弱性和系统风险性,合理考虑负荷特性、风电接入位置和VSC控制参数等因素,能够降低风电接入系统的风险性。
针对风电接入电网后确定的系统薄弱区域,建立了一种考虑系统风险、电压波动和系统经济费用的多目标无功优化模型。采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解,根据NSGA-II算法求得的Pareto解集,本文考虑了调度人员偏好和实际工程需求,提出了从Pareto解集中获取折中解的方法。最后,通过对改进的10节点和IEEE39节点系统仿真,验证了所提无功优化策略的有效性,实现了风电接入电网后的薄弱区域的无功优化和补偿,从而最大限度地提高了交直流系统的电压稳定。
建立了含VSC-HVDC的交直流系统数学模型,介绍了常用的VSC控制方式、交直流潮流计算方法和分析静态电压稳定的方法。在传统连续潮流算法的基础上考虑风电接入特性和负荷特性,为了准确快速绘制PV曲线,在预测环节采用线性预估和非线性预估相结合的方法,基于自适应调整策略实现了控制步长的选取,为评估电压稳定性奠定了基础。
基于风险评估理论,提出了考虑风电接入的电压稳定风险指标,该指标综合考虑了节点电压变化和系统负荷裕度变化,可以更全面地反映系统节点的风险状况。通过建立不同的风电接入场景,调整VSC控制方式和控制参数,利用拉丁超立方抽样选取系统的运行状态进行系统风险评估,从而确定系统的薄弱区域。通过仿真算例表明,本文所提风险指标可以有效判断节点的薄弱性和系统风险性,合理考虑负荷特性、风电接入位置和VSC控制参数等因素,能够降低风电接入系统的风险性。
针对风电接入电网后确定的系统薄弱区域,建立了一种考虑系统风险、电压波动和系统经济费用的多目标无功优化模型。采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解,根据NSGA-II算法求得的Pareto解集,本文考虑了调度人员偏好和实际工程需求,提出了从Pareto解集中获取折中解的方法。最后,通过对改进的10节点和IEEE39节点系统仿真,验证了所提无功优化策略的有效性,实现了风电接入电网后的薄弱区域的无功优化和补偿,从而最大限度地提高了交直流系统的电压稳定。