风电场经济运行无功优化的智能控制系统

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1、风电场经济运行无功优化的智能控制系统石敏张爱军吕雨桐任思宇北京京能新能源有限公司内蒙古分公司内蒙古电力科学研究院电力系统电压和无功控制关系到供电的质量、无功功率的要求、系统电压的稳定,与此同时，也是提高电网运行经济性、减少线损的必要有效措施，电力系统运行研宄人员的一直对此方面较为重视。本系统通过有载调压变压器分接开关调节、无功补偿设备投切控制策略，并在自动电压控制（AVC）系统进行执行，由此实现电网中各个发电机组中，各种有载调压装置和无功补偿设备的集中监视、管理和控制，并实现无功电压优化运行实现闭

2、环控制。关键词：无功优化;AVC降损;电压控制;能源是国民经济和社会发展的重要物质基础。近年來随着经济的迅速发展，能源短缺和环境污染己经成为世界各国共同而临的难题。全球风能总量巨大，比全球可利用水能总量还大10倍以上，其中全球风能的总量大约为2.74X10MW，可利用部分占其总量的72%左右。风能还有其重要的特性，即可再生、环保等。风能的这些特点，使其越来越受到世界各国的重视。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。以风能为代表的清洁能源的开发，未来作为创造就业机会和带

3、领经济增长的新型支柱产业，成为未来经济一个重要的增长点。风能作为一种间歇性能源，有其随机不确定性，以风能为动力的发电厂输出则具有很大的随机性。一旦并入电网，在3%范围内尚能忍受，超过5%，则必须设置“稳定器”，而一旦超过8%，将给电网带来毁灭性的震荡。目前，非并网技术已经基本攻克，但尚未取得丰富的经验。在无功补偿方面，目前大部分风电场在采用分散调整、就地补偿的方式实现无功电压的控制，如使用静止动态无功补偿装置（SVC、SVG）,但这一装置有其自身的局限性，只能采集一个节点的参数，实行单点运行控制，

4、不能实现对整个风电场全网范围内各风电机组的无功补偿装置进行协调控制，不能实现风电场全网安全经济运行最优。风电场无功优化策略与风电场并网环境，风电场电网结构等关系密切，通用的风电场控制策略难以满足风电场无功优化运行要求，风电场无功优化控制策略的制定应针对具体的风电场，通过系统分析及仿真计算等手段确定。所以，根据风电场并网环境及电网结构，研宄风电场无功优化控制策略是亟待解决的技术问题。1系统概况1.1系统开发方法本系统架构为C/S架构，使用Delphi语言开发。系统与AVC（自动电压控制系统）的数据接

5、门形式采用104规约方式，获取无功优化计算所需的各种数据，完成在线无功优化计算。风电场用户通过客户端可以奔看到每个点的无功优化效果和无功优化策略，相关结果可以釆用图形化和表格形式的方式进行展现。1.2系统应用前景本项目研究成果可用于今后的风电场无功优化控制策略专题研究项目。内蒙古自治区地域辽阔，风能资源丰富。全区风能总储量1.052TW，技术可开发量约300GW,约占全国风能资源储量的40%，居全国首位。大量的风电场并入电网，能够为木项目研究成果提供广阔的市场。1.3系统可行性分析风电场经济运行无

6、功优化系统通过自动电压控制（AVC）系统，自动收集风电场各节点实时数据，如电压、无功功率、有功功率等，作为无功优化计算的数据基础。无功优化计算FI前已经有大量的研宂，实现的算法有很多种，为本系统的开发提供了一定的理论支持。无功优化计算将依据全网数据资料，以节点电压合格,设备动作次数最少为条件，进行总体优化，形成无功补偿设备投切控制策略，以此来实现风电场电网电能损耗最少的0标。并关联自动电压控制（AVC）系统执行相关策略来控制风机和SVC补偿装置的投切，以实现风电场电网电压无功优化的目标。2系统实现

7、方案“风电场经济运行无功优化系统”通过自动电压控制（AVC）系统采集全网各节点实时数据进行在线分析和计算，以各节点电压合格等为约束条件，在确保电网与设备安全运行的前提下，从全网角度进行电压无功优化控制，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压，电容器投切最合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标。木系统通过有载调压变压器分接开关调节、无功补偿设备投切控制策略，并在自动电压控制（AVC）系统进行执行，由此实现电网屮各个发电机组屮，各种有载调压装置和无功补偿设备的集屮监视、管理和

8、控制，并实现无功电压优化运行实现闭环控制。(1)控制原则•动态电压无功控制，依据自动电压控制(AVC)系统采集各节点实时在线数据,来实现全网的无功补偿和调压设备的决策方案。•各节点电压尽可能运行在上限值，各电容器发电机组尽量投入运行合理的操作条件。•依据风电场经济运行无功优化系统、潮流计算结果和综合灵敏度分析决策优先投入，其依据条件为同电压等级不同发电机组的电容器、发电机组不同容量的电容器无功补偿等。(2)系统流程图1风电场经济运行无功优化系统流程图3无功优化系统算法实现3.1电网