极端风况下风电场群电压协调控制策略

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2015.03.002

电力建设 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (3): 7-14.doi: 10.3969/j.issn.1000-7229.2015.03.002

极端风况下风电场群电压协调控制策略

周姝灿1，耿光超1，江全元1，魏路平2，占震滨2

1. 浙江大学电气工程学院，杭州市 310027；2. 国网浙江电力调度控制中心，杭州市 310027

出版日期:2015-03-01
作者简介:周姝灿（1990），女，硕士研究生，主要研究方向为含风电场电力系统电压问题、储能技术；耿光超（1985），男，博士后，主要研究方向为电力系统稳定与控制、数值分析与优化、高性能计算技术；江全元（1975），男，教授，博士生导师，本文通信作者，主要研究方向为电力系统稳定与控制、分布式发电与微网技术、高速铁路牵引供电；魏路平（1975），男，博士，高级工程师，主要研究方向为电力调度自动化；占震滨（1978），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为电力调度自动化。
基金资助:
国家自然科学基金项目（51137003）；国家高技术研究发展计划项目（863 计划）（2011AA05A113）；教育部博士点基金资助项目

（20120101110081）。

Coordinated Voltage Control Strategy for Wind Farm Clusters Under Extreme Wind Conditions

ZHOU Shucan1，GENG Guangchao1，JIANGQuanyuan1，WEI Luping2，ZHAN Zhenbin2

1. College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027,China; 2. Zhejiang Electric Power Dispatching and Control Center, Hangzhou 310027,China

Online:2015-03-01

摘要/Abstract

摘要：

风速波动导致的风电机组有功功率波动是引发风电电压问题的根源，需要针对不同风况研究对应的电压控制策略。极端风况下风电场群运行状态变化巨大，而本地无功连续调节设备的闭环控制能力有限，故提出一种基于超短期风功率预测，能够分别对极端风况发生前、后的风电场群及附近地区电网电压进行预防控制和校正控制的电压协调控制策略；其优化算法能够将此非线性混合整数规划问题，通过考虑有功变化的无功-电压灵敏度方法，解耦成为一个包含混合整数线性规划和非线性代数方程组求解子问题的迭代过程。通过算例证明了传统闭环控制方法的局限性，以及本文策略在电压控制和均衡风电场内馈线电压方面的优越性，为解决极端风况的高电压脱网问题提供一种有效方法。

关键词: 风电场群, 极端风况, 电压控制策略, 电压灵敏度, 优化算法

Abstract:

Its necessary to study corresponding voltage control strategies for different wind conditions because the active power fluctuation caused by wind speed fluctuation is the fundamental reason of voltage problem. Considering tremendous changes of wind farm clusters running status under extreme wind conditions and limited closed-loop control capability of local reactive power continuously adjustable equipment, a corresponding voltage control strategy was proposed, which could provide preventive voltage control and corrective voltage control for conditions before/after extreme wind speed based on ultra-short-term wind power prediction. Its optimization algorithm could decouple the MINLP （mixed-integer nonlinear programming） problem through reactive power-voltage sensitivity method with considering active power change and turned it into an iteration containing a MILP （mixed-integer linear programming） problem and some nonlinear algebraic equations. By comparing the examples, the limitation of the traditional closed-loop control method and the superiority in voltage control and wind farms internal feeder voltage balance through the proposed control strategy can be verified, which can provide an effective method for solving the high voltage off-grid accident under extreme wind conditions.

Key words: wind farm clusters, extreme conditions, voltage control strategy, voltage sensitivity, optimization algorithm

周姝灿，耿光超，江全元，魏路平，占震滨. 极端风况下风电场群电压协调控制策略[J]. 电力建设, 2015, 36(3): 7-14.

ZHOU Shucan，GENG Guangchao，JIANGQuanyuan，WEI Luping，ZHAN Zhenbin. Coordinated Voltage Control Strategy for Wind Farm Clusters Under Extreme Wind Conditions[J]. ELECTRIC POWER CONSTRUCTION, 2015, 36(3): 7-14.

参考文献

［1］迟永宁，刘燕华，王伟胜.风电接入对电力系统的影响［J］.电网技术，2007，31（3）：77-81.
Chi Yongning，Liu Yanhua，Wang Weisheng，et al.Study on impact of wind power integration on power system［J］.Power System

Technology，2007，31（3）：77-81.
［2］朱凌志，陈宁，韩华玲.风电消纳关键问题及应对措施分析［J］.电力系统自动化，2011，35（22）：29-34.
Zhu Lingzhi， Chen Ning， Han Hualing.Key problems and solutions of wind power accommodation［J］.Automation of Electric

Power Systems，2011，35（22）：29-34.
［3］曹军，张榕林，林国庆，等.变速恒频双馈电机风电场电压控制策略［J］.电力系统自动化，2009，33（4）：87-91.
Cao Jun，Zhang Ronglin，Lin Guoqing，et al.A voltage control strategy for wind farms using doubly fed induction generator

wind turbines［J］.Automation of Electric Power Systems，2009，33（4）：87-91.
［4］王松岩，朱凌志，陈宁，等.基于分层原则的风电场无功控制策略［J］.电力系统自动化，2009，33（13）：83-88.
Wang Songyan，Zhu Lingzhi，Chen Ning，et al.A reactive power control strategy for wind farm based on hierarchical layered

principle［J］.Automation of Electric Power Systems，2009，33（13）：83-88.
［5］陈宁，朱凌志，王伟.改善接入地区电压稳定性的风电场无功控制策略［J］.中国电机工程学报，2009，29（10）：102-108.
Chen Ning，Zhu Lingzhi，Wang Wei.Strategy for reactive power control of wind farm for improving voltage stability in wind

power integrated region［J］.Proceedings of the CSEE，2009，29（10）：102-108.
［6］ Moursi M E，Joos G，Abbey C.A secondary voltage control strategy for transmission level interconnection of wind

generation［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2008，23（3）：1178-1190.
［7］ Tapia G，Tapia A，Ostolaza J X.Proportional-integral regulator-based approach to wind farm reactive power management

for secondary voltage control［J］.IEEE Transactions on Energy Conversion，2007，22（2）：488-498.
［8］乔颖，鲁宗相，徐飞.双馈风电场自动电压协调控制策略［J］.电力系统自动化，2010，3（10）：96-101.
Qiao Ying，Lu Zongxiang，Xu Fei.Coordinative strategy for automatic voltage control of wind farms with doubly-fed induction

generators［J］.Automation of Electric Power Systems，2010，3（10）：96-101.
［9］杨桦，梁海峰，李庚银.含双馈感应电机的风电场电压协调控制策略［J］.电网技术，2011，35（2）：121-126.
Yang Hua，Liang Haifeng，Li Gengyin.A coordinated voltage control strategy for wind farm containing doubly fed induction

generations［J］.Power System Technology，2011，35（2）：121-126.
［10］陈惠粉，乔颖，鲁宗相，等.风电场群的无功电压协调控制策略研究［J］.电力系统自动化，2010，34（18）：78-83.
Chen Huifen，Qiao Ying，Lu Zongxiang，et al.Study on reactive power and voltage coordinated control strategy of wind farm

group［J］.Automation of Electric Power Systems，2010，34（18）：78-83.
［11］杨硕，王伟胜，刘纯，等.双馈风电场无功电压协调控制策略［J］.电力系统自动化，2013，37（12）：1-6.
Yang Shuo，Wang Weisheng，Liu Chun，et al，Coordinate control strategy for reactive power and voltage of wind farms with

doubly-fed induction generators［J］.Automation of Electric Power Systems，2013，37（12）：1-6.
［12］孙华东，张振宇，林伟芳，等.2011年西北电网风机脱网事故分析及启示［J］.电网技术，2012，36（10）：76-80.
Sun Huadong，Zhang Zhenyu，Lin Weifang，et al. Analysis on serious wind turbine generators tripping accident in northwest

China power grid in 2011 and its lessons［J］.Power System Technology，2012，36（10）：76-80.
［13］郎永强，张学广，徐殿国，等.双馈电机风电场无功功率分析及控制策略［J］.中国电机工程学报，2007，27（9）：77-82.
Lang Yongqiang，Zhang Xueguang，Xu Dianguo，et al.Reactive power analysis and control of double-fed induction generator wind

farm［J］.Proceedings of CSEE，2007，27（9）：77-82.
［14］王锡凡，方万良，杜正春.现代电力系统分析［M］.北京：科学出版社，2009.
［15］周双喜，鲁宗相.风力发电与电力系统［M］.北京：中国电力出版社，2011.
［16］ IBM ILOG CPLEX 12.1 User’s Manual［R］.IBM Corporation，2009.
［17］ KNITRO Documentation Release 9.0［R］.Ziena Optimization LLC，2013.

[1]	高建伟, 郎宇彤, 高芳杰, 郭贵雨, 梁鹏程. 基于Copula-UCVaR风险度量的风电场投资时序规划[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 78-86.
[2]	蔡钦钦，杨晓华，朱永强. 楼宇能量管理系统的光伏消纳与储能调度研究[J]. 电力建设, 2020, 41(1): 23-31.
[3]	栗然，张凡，靳保源. 航海家优化算法在电力系统最优潮流计算中的应用[J]. 电力建设, 2017, 38(6): 7-.
[4]	林艺城，孟安波. 热电联产经济环保调度优化 [J]. 电力建设, 2017, 38(6): 149-.
[5]	杨婷婷，李相俊，齐磊，张节潭. 基于机会约束规划的储能系统跟踪光伏发电计划出力控制方法[J]. 电力建设, 2016, 37(8): 115-.
[6]	关添升，王琦，刘赫，郑媛，李德鑫，刘亚东，潘超. 基于改进果蝇优化算法的分布式电源优化配置[J]. 电力建设, 2016, 37(6): 103-108.
[7]	聂宏展，石浩，杨金成，咸英男. 计及不确定因素的多目标分布式电源优化配置[J]. 电力建设, 2016, 37(10): 130-.
[8]	王小飞，胡志坚，仉梦林，胡美玉，汪祥，邓奥攀. 基于时段耦合特性的动态环境经济调度求解方法[J]. 电力建设, 2016, 37(10): 144-.
[9]	曾鸣，彭丽霖，樊倩男，李冉. 基于COA-EO混合算法的含DG的配电网Pareto最优规划[J]. 电力建设, 2015, 36(11): 1-9.
[10]	董美玲，游大海，王刚，陈伟华. 基于云模型的输电网规划方案综合决策方法[J]. 电力建设, 2015, 36(10): 154-160.
[11]	曾鸣，韩旭，李博. 考虑不确定性的多阶段主动配电网规划模型研究[J]. 电力建设, 2015, 36(1): 65-71.
[12]	王成山，焦冰琦，郭力,原凯. 微电网规划设计方法综述[J]. 电力建设, 2015, 36(1): 38-45.
[13]	曹银利，刘继春，张放，邓创，王玮，陈振寰，张鹏. 考虑电价-出力关联不确定性的风电场投资分析[J]. 电力建设, 2014, 35(4): 122-126.
[14]	刘自发，张伟，李可，刘刚. 考虑分布式电源的变电站优化规划[J]. 电力建设, 2013, 34(7): 37-42.

极端风况下风电场群电压协调控制策略

Coordinated Voltage Control Strategy for Wind Farm Clusters Under Extreme Wind Conditions

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 14

编辑推荐

Metrics

本文评价