含多个风电机组的配电网无功优化

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1、第#2卷!第!&期HBC$#2!IB$!&"%!%年!%月!%日JK=$!%#"%!%含多个风电机组的配电网无功优化何禹清!彭建春!毛丽林!曹丽华!湖南大学电气与信息工程学院#湖南省长沙市2!%%/"%摘要"风电机组出力的随机性使传统无功优化模型难以胜任#提出了含多个风电机组的配电网无功优化的模型和算法#基于场景分析法探讨了单台和多台不同参数风电机组的随机出力描述方法(并针对不同参数的风电机组同时接入系统时的情况(提出了系统场景的划分规则(继而建立了含多个风电机组的配电网无功优化的场景模型#针对多场景潮流计算的复杂性(提出一种高效算法(该算法先利用场景功率的相

2、似性确定场景的分析次序(再将前一场景的潮流计算结果作为后一场景的初始条件(以加速潮流收敛#仿真结果验证了该模型和算法的有效性#关键词"配电网%无功优化%分布式电源%风电机组%场景分析!!引言"!含风电机组的配电网无功优化的场景.!/分析近年来#分布式电源#特别是风力发电在中国得到了迅速发展'这些新型电源为缓解电力紧张&"$"!场景分析法改善能源结构作出了巨大贡献#但其并网也给包括风速的随机性和间歇性使含风电机组的配电网无功优化在内的传统电力系统优化控制带来了新的无功优化问题成为一个典型的随机性问题'场景分.!!/问题和挑战'析法是解决随机性问题的一种有效方法'

3、场景."0#/分析法的实质就是通过将难以用数学模型表示的不传统的无功优化模型和算法在含风电的配电网中不能完全适用#主要原因是风电机组出力具确定性因素转变为较易求解的多个确定性场景问题.20'/来处理#从而避免建立十分复杂的随机性模型'为有很强的随机性和间歇性#因此在一种确定出力条件下得到的无功优化方案#在其他出力状态下不着重突出风电对无功优化的影响#本文的场景划分一定最优#有时甚至是一种不可行方案'文献.10//仅考虑风电机组输出功率的随机特性'不考虑风电机组的随机出力#直接基于风电机组的"$#!单个风电机组的场景划分Q[!D%模型确定无功优化方案$文献.&

4、/在假定所风电机组的输出功率与风速直接相关'目前根有风电机组和风电场参数一致的前提下#用3B<=>0据风速的统计规律来描述一个地区风速分布规律的*@?CB模拟风速分布和风电出力#并确定各出力状函数有多种#本文基于7>AV:CC分布进行分析'态下的无功优化方案#该模型无法反映风电出力变7>AV:CC分布的分布函数为)S化的快速性#适应性不强$文献.!%/将场景分析法运Z!^%=!>>ME!>!^%%!!%用到含风电机组的无功优化问题中#但仅适用于单U式中)S和U分别为形状参数和尺度参数'风电机组接入且计算较耗时'风电机组输出功率Q与风速^之间的函数关针对含风电机

5、组#特别是含多个风电机组的配Y系可近似描述为)电网无功优化问题研究的不足#本文构建了多风电机组接入系统时的无功优化场景模型#该模型区别1%!!!!!^)^KA或^*^KB了风电机组参数与风电场参数的不同#通过合理的!QY=0S!^?S"^KA.^)^?!"%场景选择描述风电机组的随机出力'本文提出了求2Q?^?.^)^KB式中)S"!^%$S$Q为风电机组解多场景潮流计算的高效算法#并验证了模型和算!=Q??f^KA"=>S!^KA?额定容量$^#^#^分别为切入风速&额定风速和切法的有效性'KA?KB出风速'由式!"%可以看出风电机组存在#种典型的输收稿日期

6、&"%!%0%20"&%修回日期&"%!%0%+0!'#出功率模式'因此#可以将风电机组输出功率模式国家自然科学基金资助项目!'%1++%!'"%湖南省自然科学基分为#个典型场景)零输出场景&欠额定输出场景和金资助项目!%+dd#!%1"#额定输出场景##种场景的概率L#L#L分别为)!"#(#+("%!%##2!!&%!1L!=!>!Z!^KB%>Z!^KA%%0L"=Z!^?%>Z!^KA%!#%2L#=Z!^KB%>Z!^?%!!对于零输出场景和额定输出场景#其场景功率QY!和QY#分别为%和Q?'对于欠额定输出场景#考虑到7>AV:CC分布的非线性特性

7、#其场景功率Q取Y"图)!'台风电机组的风电场场景划分为该场景下输出功率的期望值)N?OP)!-?8@8D:?;H;B9K;K?8!?SQY>S"!!QY"=QY!%0+%S!US!U"%系统场景的划分QSY>S"若多个风电机组由多个风电场接入配电网#考>ME!>!%%GQY!2%S!U虑到各风电场风速的独立性#整个系统的场景由各实际工程中为更准确地反映风电的影响#还可风电场场景组合得到!若系统只有一个风电场#则风以将欠额定输出场景进一步细分为多个小场景'电场场景即为系统场景%'此时#系统场景数为各风"$$!

8、多个风电机组的场景划分电场场景个数的乘