摘要：随着规模化新能源接入的地区电网存在的电压问题，文章针对新能源的配电网无功协调优化问题进行了分析探讨。
关键词：新能源接入；电网无功优化；
引言
随着智能电网的发展建设，越来越多的新能源发电渗透到地区电网中，在给电网运行带来挑战的同时也丰富了地区电网的调控手段。一方面，大规模新能源的接入使地区电网电压升高当接入的容量大于本地负荷所需时，就需要向外输送电能，增加了电压越上限的危险。另一方面，地区电网目前用来调节电压的手段主要是改变变比和投切电容器组，存在调节离散化、调节速度慢等问题。新能源接入后，可以将具备连续无功调节能力的新能源发电装置作为连续无功源同离散无功调节设备一起参与到无功优化中，起到有效支撑节点电压、降低有功损耗的作用。
针对含新能源的配电网无功协调优化问题，考虑了双馈电机风电场的无功调节能力，从全局优化的角度研究了含风电场的电网无功电压控制策略。研究了含光伏电站的配电网无功优化策略。但没有计及电容器等离散设备的动作次数要求，不能反映电网调度的动态变化。将考虑离散设备动作次数约束的优化问题定义为动态无功优化，针对动态无功优化建模。研究了电容器和变压器分接头的日前优化调度模型，从纯数学理论的角度对模型进行了化简与求解，求解过程较为复杂。但只考虑了一个时间断面或者是日前的优化，没有描述全天调度运行的过程，缺少对新能源出力与电容器的协调优化；对于新能源的无功出力都等效为一个机组的出力，没有考虑到电网与新能源场站控制之间的相互影响。随着新能源在地区电网中所占比例的增加，这种处理方法难以反映电网实际。
本文将新能源的接入容量大于本地负荷需求的场景定义为规模化新能源的接入。针对该场景下地区110 kV 电网的电压问题，从分层的角度出发提出了三层优化模型，将电网的控制和电厂的控制分离开来，将电厂作为整体变量参与电网的优化控制，场站内部的控制由场站自身完成。为了协调控制新能源场站无功出力与电容器的补偿容量，同时考虑到电容器的投切次数，又将电网的控制分为日前和实时双层优化，由此构建了地区电网和新能源场站协同控制、日前调度与实时调度相结合的三层无功优化模型。
1 地区电网三层无功优化架构
本文构建的三层无功优化模型如图1 所示。模型从日前和实时的多个时间尺度出发，描述了地区电网无功优化的整体流程。
图1 地区电网三层无功优化模型
（1）考虑离散无功装置的第一层优化（日前）。根据负荷预测、新能源场站出力预测以及无功出力范围，以电容器和新能源场站的出力为
决策变量进行优化，得到未来一天内电容器的动作次序以及投切容量。
（2）考虑连续无功源的第二层优化（15 min）。以新能源场站的无功出力为控制变量，进行实时的无功优化调度。新能源场站的连续无功源响应速度都比较快，可以满足实时调度的需求。
（3）新能源场站的第三层优化。根据调度的指令，通过调节场站内部风机机组或光伏电池本身的控制系统，再通过全局优化得到每台机组的无功出力。
2.结束语
综上所述，考虑新能源发电装置连续无功调节能力的基础上，从不同的时间尺度出发，研究了规模化新能源场站接入的地区电网的三层动态无功电压优化调度模型。在每一层优化调度中根据需求的不同构建了不同的目标函数，考虑了不同出力特性的决策变量，实现了整个地区电网的无功电压控制。
参考文献：
［1］ 任新伟，徐建政，赵斌． 含光伏电站的配电网无功优化［J］． 电力电容器与无功补偿，2014，35（1）：12-15．
［2］ 赵晶晶，符杨，李东东． 考虑双馈电机风电场无功调节能力的配电网无功优化［J］． 电力系统自动化，2011，35（11）：33-38．
论文作者:陈伯韬,邹浩斌,李维立
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/26
标签：电网论文; 新能源论文; 场站论文; 电容器论文; 地区论文; 电压论文; 模型论文; 《河南电力》2018年13期论文;