多端柔性直流参与的群岛弱交流电网有功—无功联合优化
发布时间：2021-10-14 14:52
受限于地理条件,群岛交流电网往往强度较弱,在运行中面临着各种挑战。例如网络架构较为脆弱,有功无功耦合程度较高,调整运行方式的手段有限。各岛负荷以交流海底电缆相互联络,海缆无功充电功率较大,带来较大的过电压风险,同时降低了系统的稳定程度。岛上负荷的峰谷特性通常较为明显,导致补偿设备投切频繁,系统损耗和设备折旧不可忽略。群岛电网的独特属性为多端柔性直流（VSC-MTDC）的应用创造了典型场景。然而,目前很多投入运营的交直流混联群岛电网的功率分配策略不够合理,未能充分利用柔直的灵活调整能力。同时,风电等具有出力随机性的新能源的接入,使潮流分布具有了概率特性,也在很大程度上影响了多端直流的运行裕度。VSC-MTDC能够灵活调整交直流系统之间交换的有功和无功,可以为并行的群岛弱交流提供较强支撑,改善交流网络的潮流分布和电压水平,提高电网供电的可靠性,借助多端柔直缓解传统群岛电网的运行压力成为可能。本文结合群岛电网面临的特殊运行挑战,探讨VSC-MTDC参与的群岛弱交流电网优化策略,以有功/无功联合控制为基础,构建了同时考虑系统运行经济性、稳定性和多端直流运行裕度的多维度目标优化模型。论文的主要内...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１－１电压源换流器等效原理图??
?山东大学硕士学位论文???，‘Ｑ??Ｐ＜０?Ｑ＞０?Ｐ＜〇?Ｑ＜〇??Ｕｖ??Ｐ??Ｕｖ??Ｐ＞０?Ｑ＞０?Ｐ＞０?Ｑ＜０??图２．１－２?ＶＳＣ输出电压的向量图??因此，从交流电网的视角，ＶＳＣ相当于一个具备连续出力调整能力的发电??机，能够以较快的速度、互不千扰地改变其与交流交换的有功／无功。这是ＶＳＣ??能够主动参与运行优化的主要原因。柔性直流能够应用于交直流电网运行优化，??主要依赖的正是这一点。??２．２电力系统稳定性??２．２．１电力系统稳定性定义和分类??一般而言，若将电网特性以数学表达式的形式表示，等效得到的方程组不是??线性的，包含微分部分和线性部分两大类。在理想状态下，电力系统的发电和用??电应当是完全平衡的，线路中的电压、频率等参数维持在一个定值。然而，实际??系统中往往存在着各种不确定性因素，负载和不确定性新能源出力的波动随时都??在发生，发电机和各种补偿设备随之进行调节，较大的波动也会时有出现，如线??路短路、大容量机组或变压器等重要设施的投切等。研究人员通常将上述不确定??变化统称为扰动。电网在受到扰动影响后，会经过一个动态的变化阶段，常见的??变化的结果包括恢复原有运行状态、变动到新的状态或失去稳定。对此类动态阶??段及结果的讨论，就是系统稳定性的关键研究内容，包括如下三类。??（１）功角稳定??功角稳定的要求是电网中同步运行的机组在经受扰动下，仍能维持并列运行，??不失去同步。功角失稳的直接原因是转矩不足，无法在扰动后将各发电机拉回同??步运行。如果缺乏转子同步转矩，带来的结果是功角非周期性振荡；如果缺乏转??子阻尼转矩，带来的结果是功角振幅持续增大。无论何
?山东大学硕士学位论文???ｃ?ｃ?（２．３－１）??式中，ｖ为风速，ｋ。、ｃ以及Ｖ。为Ｗｅｉｂｕｌ丨分布的三个指标，可由风速历史实??测数据获得。??风电场输出曲线描述了风电场预期功率随风速变化的特性，通常可以用分段??函数的形式给出：??＇?〇，ｖ＜ｖ，??ｋｉｖ?＋?ｋ２，ｖｌ?＜ｖ?＜?ｖ２??Ｐ＜?Ｐｒ，ｖ２?＜?ｖ＜?ｖ３??〇，ｖ＞?ｖ３?（２．３－２）??其中，＜＝＇ｖ２，已为风电机在额定状态下的输出，Ｖｉ为对应??额定状态下风的速度，ｖ２为风电机到达额定状态下风的速度，？为风电机即将因??为转速过快启动自我保护时风的速度。??Ｐｆ??一?７Ｈ??〇?ｖ?丨?ｖ２?Ｖ３?ｖ??图２．３－１风电机出力特性图??目前，大型风电场中通常采用异步发电机发电，其控制方式多为定功率因数??ａ控制，即通过补偿电容的自行投切，保持ａ不变，风电场吸收的无功ｑ，可表??示为：??ｑｆ?＝Ｐ）?ｔａｎａ?（２．３－３）??显然，根据风速预期的概率分布，可以求出风电预期出力的概率分布。??概率潮流是一种计及电网中各类不确定性波动影响的潮流计算方法。点估计??法是统计推断和解决概率问题的一种重要的概率潮流计算方法，在电网中使用范??围较为广泛。其基本原理是，对统计量取多个观测值，结合平均值，执行确定性??求解，计算未知参数的各阶原点矩。其中，一阶原点矩为状态变量的均值，它和??其它各阶原点矩一起，共同反应待求状态变量的概率分布。一般认为，ｔ＝３时对??应的三点估计法兼顾了计算速度和计算精度的要求，结果较为可靠。??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]弱交流/多端柔性直流混联的群岛电网有功/无功联合优化[J]. 王晓辉,李澍,钟宇军,李程,陆丹丹,贾科,刘栋,石访. 电力自动化设备. 2020(04)
[2]计及风电功率不确定性的电力系统输电可靠性裕度快速评估[J]. 李锴,党杰,孙鑫,杨丹,艾东平,马世俊. 电网技术. 2019(09)
[3]基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化[J]. 罗天,汪可友,李国杰,罗金山,周烨. 电力系统自动化. 2019(11)
[4]基于协同多目标粒子群优化的交直流系统最优潮流[J]. 李亚辉,李扬,李国庆. 电力系统自动化. 2019(04)
[5]主动配电网源-网-荷-储协调调度研究综述[J]. 陈美福,夏明超,陈奇芳,宋玉光,杨帅. 电力建设. 2018(11)
[6]基于改进差分和声搜索算法的FACTS设备的多目标优化配置[J]. 张涛,徐雪琴,冉华军. 中国电机工程学报. 2018(03)
[7]含电压源换流器的交直流混联电网无功优化模型[J]. 余秀月,宋少群,郭瑞鹏,赵川,林洁. 电力系统保护与控制. 2017(19)
[8]基于最优场景生成算法的主动配电网无功优化[J]. 吴丽珍,蒋力波,郝晓弘. 电力系统保护与控制. 2017(15)
[9]基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略[J]. 王鹤,刘禹彤,李国庆,冀瑞芳. 电力系统自动化. 2017(11)
[10]计及柔性直流输电系统损耗模型的交直流电网无功优化[J]. 柯圣舟,郑欢,林毅,杨晓东,蒋朋博. 电网技术. 2016(10)
本文编号：3436381
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１－１电压源换流器等效原理图??
?山东大学硕士学位论文???，‘Ｑ??Ｐ＜０?Ｑ＞０?Ｐ＜〇?Ｑ＜〇??Ｕｖ??Ｐ??Ｕｖ??Ｐ＞０?Ｑ＞０?Ｐ＞０?Ｑ＜０??图２．１－２?ＶＳＣ输出电压的向量图??因此，从交流电网的视角，ＶＳＣ相当于一个具备连续出力调整能力的发电??机，能够以较快的速度、互不千扰地改变其与交流交换的有功／无功。这是ＶＳＣ??能够主动参与运行优化的主要原因。柔性直流能够应用于交直流电网运行优化，??主要依赖的正是这一点。??２．２电力系统稳定性??２．２．１电力系统稳定性定义和分类??一般而言，若将电网特性以数学表达式的形式表示，等效得到的方程组不是??线性的，包含微分部分和线性部分两大类。在理想状态下，电力系统的发电和用??电应当是完全平衡的，线路中的电压、频率等参数维持在一个定值。然而，实际??系统中往往存在着各种不确定性因素，负载和不确定性新能源出力的波动随时都??在发生，发电机和各种补偿设备随之进行调节，较大的波动也会时有出现，如线??路短路、大容量机组或变压器等重要设施的投切等。研究人员通常将上述不确定??变化统称为扰动。电网在受到扰动影响后，会经过一个动态的变化阶段，常见的??变化的结果包括恢复原有运行状态、变动到新的状态或失去稳定。对此类动态阶??段及结果的讨论，就是系统稳定性的关键研究内容，包括如下三类。??（１）功角稳定??功角稳定的要求是电网中同步运行的机组在经受扰动下，仍能维持并列运行，??不失去同步。功角失稳的直接原因是转矩不足，无法在扰动后将各发电机拉回同??步运行。如果缺乏转子同步转矩，带来的结果是功角非周期性振荡；如果缺乏转??子阻尼转矩，带来的结果是功角振幅持续增大。无论何
?山东大学硕士学位论文???ｃ?ｃ?（２．３－１）??式中，ｖ为风速，ｋ。、ｃ以及Ｖ。为Ｗｅｉｂｕｌ丨分布的三个指标，可由风速历史实??测数据获得。??风电场输出曲线描述了风电场预期功率随风速变化的特性，通常可以用分段??函数的形式给出：??＇?〇，ｖ＜ｖ，??ｋｉｖ?＋?ｋ２，ｖｌ?＜ｖ?＜?ｖ２??Ｐ＜?Ｐｒ，ｖ２?＜?ｖ＜?ｖ３??〇，ｖ＞?ｖ３?（２．３－２）??其中，＜＝＇ｖ２，已为风电机在额定状态下的输出，Ｖｉ为对应??额定状态下风的速度，ｖ２为风电机到达额定状态下风的速度，？为风电机即将因??为转速过快启动自我保护时风的速度。??Ｐｆ??一?７Ｈ??〇?ｖ?丨?ｖ２?Ｖ３?ｖ??图２．３－１风电机出力特性图??目前，大型风电场中通常采用异步发电机发电，其控制方式多为定功率因数??ａ控制，即通过补偿电容的自行投切，保持ａ不变，风电场吸收的无功ｑ，可表??示为：??ｑｆ?＝Ｐ）?ｔａｎａ?（２．３－３）??显然，根据风速预期的概率分布，可以求出风电预期出力的概率分布。??概率潮流是一种计及电网中各类不确定性波动影响的潮流计算方法。点估计??法是统计推断和解决概率问题的一种重要的概率潮流计算方法，在电网中使用范??围较为广泛。其基本原理是，对统计量取多个观测值，结合平均值，执行确定性??求解，计算未知参数的各阶原点矩。其中，一阶原点矩为状态变量的均值，它和??其它各阶原点矩一起，共同反应待求状态变量的概率分布。一般认为，ｔ＝３时对??应的三点估计法兼顾了计算速度和计算精度的要求，结果较为可靠。??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]弱交流/多端柔性直流混联的群岛电网有功/无功联合优化[J]. 王晓辉,李澍,钟宇军,李程,陆丹丹,贾科,刘栋,石访. 电力自动化设备. 2020(04)
[2]计及风电功率不确定性的电力系统输电可靠性裕度快速评估[J]. 李锴,党杰,孙鑫,杨丹,艾东平,马世俊. 电网技术. 2019(09)
[3]基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化[J]. 罗天,汪可友,李国杰,罗金山,周烨. 电力系统自动化. 2019(11)
[4]基于协同多目标粒子群优化的交直流系统最优潮流[J]. 李亚辉,李扬,李国庆. 电力系统自动化. 2019(04)
[5]主动配电网源-网-荷-储协调调度研究综述[J]. 陈美福,夏明超,陈奇芳,宋玉光,杨帅. 电力建设. 2018(11)
[6]基于改进差分和声搜索算法的FACTS设备的多目标优化配置[J]. 张涛,徐雪琴,冉华军. 中国电机工程学报. 2018(03)
[7]含电压源换流器的交直流混联电网无功优化模型[J]. 余秀月,宋少群,郭瑞鹏,赵川,林洁. 电力系统保护与控制. 2017(19)
[8]基于最优场景生成算法的主动配电网无功优化[J]. 吴丽珍,蒋力波,郝晓弘. 电力系统保护与控制. 2017(15)
[9]基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略[J]. 王鹤,刘禹彤,李国庆,冀瑞芳. 电力系统自动化. 2017(11)
[10]计及柔性直流输电系统损耗模型的交直流电网无功优化[J]. 柯圣舟,郑欢,林毅,杨晓东,蒋朋博. 电网技术. 2016(10)
本文编号：3436381
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