计及静态电压稳定的风电装机容量与无功补偿综合优化

摘要

随着工业的发展，能源枯竭问题日益严重。风能是一种清洁的可再生能源，利用风电有利于节约化石能源。进行风电场装机容量优化有利于风电的合理利用。在现有的电网条件下，本文同时考虑静态电压稳定因素和风电送出线路受端网络的风电接纳能力计算风电穿透功率极限；然后在此基础上，考虑无功优化，以改善静态电压稳定性并提高风电送出线路受端网络的风电接纳能力。论文主要包括以下内容：
　　①针对目前研究计及静态电压稳定的风电穿透功率极限时没有考虑送出线路受端网络接纳风电功率能力的问题。以风电场装机容量最大和风机额定出力水平下系统的稳定裕度最大为目标，考虑静态电压稳定约束和风电送出线路受端网络潮流约束，建立多目标机会约束优化模型。采用基于Pareto最优理论的NSGA-II算法求解优化模型，该算法通过非支配排序可以有效处理两个目标函数之间的冲突。提出一种非支配解集收缩法，设置风电场静止同步补偿器（STATCOM）补偿容量，进而分析风电场的无功支撑对改善系统静态电压稳定性的作用。利用训练后的神经网络估算染色体样本对应的负荷裕度。计算结果说明：不考虑风电场的无功出力，随着对系统稳定裕度要求的提高，风电穿透功率极限降低；考虑风电场的无功支撑作用可以改善系统的静态电压稳定性，削弱稳定裕度约束对风电场装机容量的限制。
　　②为更充分的反映风电送出线路受端网络的风电接纳能力，在上述研究的基础上，考虑优化配置STATCOM和统一潮流控制器（UPFC），从而反映无功补偿对系统静态电压稳定性和风电接纳能力的影响。将现有的有功优化模型和无功优化模型结合在一起，建立有功—无功解耦最优潮流模型，并考虑静态电压稳定因素。有功优化模型以风电场净收益最大、系统1小时平均煤耗量最小为目标函数。无功优化模型以风电汇集母线电压偏差最小、STATCOM补偿容量最小、线路负载率最小为目标函数。综合利用现有方法得到改进的静态电压稳定指标LSZS，并将其用于建立静态电压稳定约束条件。有功优化子问题和无功优化子问题交替迭代进行求解。IEEE39节点系统计算结果说明，计入风电场变电站主变压器和送出线路的影响之后，如果仍只进行有功优化，可能得到比较保守的结果；通过进行有功—无功综合优化，在风电场安装STATCOM，并在与风电接入点相关联的公共电网线路中优化配置UPFC，可以得到风电场净收益更大的方案。

目录

1 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 风电装机容量和无功补偿研究现状

1.3本文的主要研究工作

2 基础理论介绍

2.1 连续潮流

2.2 神经网络

2.3 带精英策略的快速非支配排序遗传算法

2.4 层次分析法

2.5机会约束优化模型

2.6 本章小结

3 计及静态电压稳定的风电穿透功率极限

3.1 引言

3.2 风电穿透功率极限多目标优化模型

3.3优化模型的求解

3.4 算例分析

3.5本章小结

4计及静态电压稳定的风电装机容量与无功补偿综合优化

4.1 引言

4.2 风电装机容量与无功补偿综合优化模型

4.3 静态电压稳定LSZ指标的改进

4.4 综合优化模型的求解

4.5算例分析

4.6 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间撰写的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

C. 作者在攻读硕士学位期间申请的国家发明专利