暫態(tài)穩(wěn)定約束下風電基地出力優(yōu)化研究

鄭太一，蔡宏毅，鄭元杰，張繼國，高培生，王　清,薛安成,畢天姝

(1. 吉林省電力有限公司吉林電力調(diào)度中心，吉林長春　 130021；

2.華北電力大學新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室，北京　102206)

The Optimization of Wind Farm Output with Consideration of Transient Stability ConstraintsZHENG Taiyi1, CAI Hongyi1, ZHENG Yuanjie2, ZHANG Jiguo1, GAO Peisheng1, WANG Qing2, XUE Ancheng2, BI Tianshu2

(1. Jilin Electric Power Dispatching Center, Changchun 130021, China;2. State Key Laboratory for Alternate Electrical

Power System with Renewable Energy Sources(North China Electric Power University), Beijing 102206, China)

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暫態(tài)穩(wěn)定約束下風電基地出力優(yōu)化研究

鄭太一1，蔡宏毅1，鄭元杰2，張繼國1，高培生1，王清2,薛安成2,畢天姝2

(1. 吉林省電力有限公司吉林電力調(diào)度中心，吉林長春 130021；

2.華北電力大學新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室，北京102206)

0引言

近年來，風力發(fā)電并網(wǎng)裝機容量每年都在以很快的速度遞增，許多國家都已制定了2020年風力發(fā)電在本國裝機容量的發(fā)展目標。從世界范圍來講，風力發(fā)電正在向大容量生產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用發(fā)展。但由于風力發(fā)電機組與傳統(tǒng)同步發(fā)電機組在工作原理、并網(wǎng)方式等方面均具有很大差異。風電并網(wǎng)容量的不斷增加，將會加重輸電線路的潮流負擔。因而在風電場并網(wǎng)規(guī)模不斷擴大的情況下，風電基地功率外送合理輸電容量配置方法的提出已成為規(guī)劃設(shè)計風電場時迫切需要解決的問題。

現(xiàn)有關(guān)于風場出力優(yōu)化問題的研究大多都是基于仿真分析確定系統(tǒng)的風電接入水平。經(jīng)過發(fā)展，一些學者提出了考慮系統(tǒng)靜態(tài)安全約束或系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定約束的風力發(fā)電功率最大化問題。文獻[1]建立了電力系統(tǒng)靜態(tài)安全約束下風場最大出力問題的數(shù)學模型，并提出了一種基于內(nèi)點法求解該問題的新方法，但該文獻提出的模型未考慮系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定約束，得到的風場輸電容量配置方案偏樂觀，當系統(tǒng)發(fā)生大擾動時可能導致系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)；文獻[2]在考慮系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定約束的基礎(chǔ)上，指出系統(tǒng)內(nèi)風場出力最大化問題的求解模型需計及系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定約束，并利用時域仿真分析了不同擾動方式下電力系統(tǒng)的風場出力極限，但未給出風場出力優(yōu)化問題的數(shù)學模型及具體的計算方法，得到的結(jié)果不具一般性。因而尋求風場出力優(yōu)化問題的數(shù)學模型及有效的計算方法是十分必要的。迄今，風電場出力極限的研究大多基于仿真分析間接確定系統(tǒng)的風電接入水平。借鑒傳統(tǒng)最優(yōu)潮流問題(OPF)轉(zhuǎn)化為暫態(tài)穩(wěn)定約束下最優(yōu)潮流問題(OTS)的擴展思路，風場出力最大化問題的計算模型可分為以下3種：

① 僅考慮系統(tǒng)靜態(tài)安全約束的數(shù)學模型[3]，顯然這種約束條件不包含預(yù)想故障集，未考慮系統(tǒng)靜態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定約束等，得到的風場出力過于樂觀，不適用于當下含大規(guī)模風力發(fā)電的電力系統(tǒng)。

② 考慮靜態(tài)安全約束和靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束的數(shù)學模型，此類模型計算風場出力最大化時，大多集中在靜態(tài)穩(wěn)定領(lǐng)域內(nèi)[4]，未考慮到系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定約束，得出的運行方式可能會出現(xiàn)暫態(tài)失穩(wěn)等問題。

③ 考慮靜態(tài)安全約束、靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束及暫態(tài)穩(wěn)定約束的數(shù)學模型，其中暫態(tài)穩(wěn)定約束包含暫態(tài)電壓安全和暫態(tài)功角穩(wěn)定兩個層次的含義。該約束條件下建立的數(shù)學模型本質(zhì)上就是將暫態(tài)穩(wěn)定過程中的微分代數(shù)方程以及系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)加入到模型②中，進而形成含有動態(tài)方程組的強非線性規(guī)劃求解問題。由于該數(shù)學模型考慮了預(yù)想故障下的系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，故所得解將滿足系統(tǒng)預(yù)想故障情況下的穩(wěn)定要求。

針對模型③的求解方法主要包括：

a.直接法，其中具有代表性的是暫態(tài)能量函數(shù)法。文獻[5]基于擴展等面積定則，提出了求解含暫態(tài)安全穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流(OTS)計算方法；文獻[6]在能量函數(shù)的基礎(chǔ)上，給出了含有暫態(tài)穩(wěn)定約束的優(yōu)化潮流算法。

b. 時域仿真法，具有代表性的是數(shù)值離散差分法。文獻[7]將差分化后暫態(tài)過程中多維約束轉(zhuǎn)化為暫態(tài)過程末端時刻的一維不等式約束，改善了考慮暫態(tài)穩(wěn)定約束后優(yōu)化規(guī)模龐大、計算負擔重的狀況；文獻[8]給出了包含風電場的電力系統(tǒng)潮流交替迭代計算方法，并結(jié)合實際風電系統(tǒng)，分析了確定并網(wǎng)風電場最大注入功率的主要因素。

本文在模型③的基礎(chǔ)上，結(jié)合時域仿真法，提出了一種暫態(tài)穩(wěn)定約束下風場出力配置的優(yōu)化方法。借鑒潮流優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為暫態(tài)穩(wěn)定約束下潮流優(yōu)化問題的思路，提出了計及暫態(tài)穩(wěn)定約束的風場出力優(yōu)化問題的數(shù)學模型，并明確了數(shù)學模型中目標函數(shù)及各約束條件的物理意義；分析了風場出力暫態(tài)穩(wěn)定裕度靈敏度的計算方法，并基于該靈敏度指標提出了風場出力的優(yōu)化算法；結(jié)合某電網(wǎng)實際數(shù)據(jù)仿真分析了優(yōu)化前后的風場出力極限。

1數(shù)學模型

本文在傳統(tǒng)OTS問題數(shù)學模型[9]的基礎(chǔ)上提出了暫態(tài)穩(wěn)定約束下的風場出力最大化問題的數(shù)學模型，如式(1)所示。

(1)

式中：F(u)代表目標函數(shù)如風電場出力；G(u,x,yc) 代表靜態(tài)等式約束；H(u,x,yc)代表靜態(tài)不等式約束；K(u,x,yc) 代表暫態(tài)等式約束；y代表系統(tǒng)運行變量；u代表控制變量；x代表狀態(tài)變量；yc代表故障后系統(tǒng)初始運行點的運行變量，表示為控制變量u和系統(tǒng)狀態(tài)變量x的函數(shù)；Au代表能夠保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的穩(wěn)定域。

進一步明確暫態(tài)穩(wěn)定約束條件下風場出力極限問題的目標函數(shù)、約束條件。

1.1目標函數(shù)

針對結(jié)構(gòu)確定的系統(tǒng)，采用指定區(qū)域內(nèi)的風場出力最大為目標函數(shù)，表示為

(2)

式中：負號是為了將風場出力最大化問題轉(zhuǎn)化為極小值問題；Ω代表含風場的待研究區(qū)域；Pwi代表風場i的有功出力，屬于系統(tǒng)控制變量u的范疇；u代表系統(tǒng)控制變量，包括發(fā)電機輸出的有功功率、無功電源的無功出力等；x代表系統(tǒng)狀態(tài)變量，包括系統(tǒng)內(nèi)同步機功角、角速度等；y代表系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點電壓、電流等運行變量。

1.2等式約束

等式約束條件即系統(tǒng)靜態(tài)運行時的潮流方程約束，采用極坐標形式得

(3)

式中：i、j∈SN；SN為系統(tǒng)所有節(jié)點集合；n代表節(jié)點總數(shù)；PGi、QGi分別代表發(fā)電機向節(jié)點i處注入的有功功率、無功功率；PLi、QLi分別代表節(jié)點i處的負荷有功功率、負荷無功功率；Ui、Uj分別代表線路(i,j)兩端的母線電壓，即節(jié)點i和節(jié)點j處的電壓；θij代表節(jié)點i、節(jié)點j的電壓相角差。

1.3靜態(tài)不等式約束

靜態(tài)不等式約束包含：

(4)

式中：SG代表有功可調(diào)的發(fā)電機集合；SR為無功可調(diào)的電源集合；SL代表線路集合；PGk,min、PGk,max分別代表有功可調(diào)的發(fā)電機k的有功出力上下限；QGk,min、QGk,max分別代表無功可調(diào)的發(fā)電機k的無功出力上下限；Ui,max、Ui,min分別代表節(jié)點i電壓幅值的上下限；Iij,max為線路(i,j)的電流上限，即線路的熱穩(wěn)定約束。

1.4暫態(tài)穩(wěn)定約束處理方法

暫態(tài)穩(wěn)定約束表示為

(5)

因而，計及暫態(tài)穩(wěn)定約束下風場出力最大化問題的求解可理解為故障后已知系統(tǒng)初始運行點yc的柯西問題求解[9]，但求解該問題將面臨以下幾點困難：

① 穩(wěn)定域Au的表達式無法給出，無法通過式(5)表示的暫態(tài)穩(wěn)定約束判斷系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；

② 計及暫態(tài)穩(wěn)定約束的風場出力最大化問題具有大規(guī)模強非線性的特點，求解十分困難。

假設(shè)故障前系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，0s時系統(tǒng)發(fā)生故障，tc時刻故障切除，tf為研究時段的長度。則故障前、中、后系統(tǒng)動態(tài)方程可分別表示為

(6)

(7)

(8)

基于上述假設(shè)及系統(tǒng)穩(wěn)定域邊界的描述，本文在傳統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度指標[10]的基礎(chǔ)上提出含風電系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定裕度指標，記為η，表示為

(9)

式中：SSG為同步機集合；δi(tf)為同步發(fā)電機在tf時刻的功角，屬于系統(tǒng)狀態(tài)變量x的范疇；δCOI(tf)代表系統(tǒng)慣性中心tf時刻的功角；ρ代表功角基準值，本文取180°。

系統(tǒng)受到大擾動后，暫態(tài)穩(wěn)定裕度指標將出現(xiàn)以下3種情況：

①η<0，即系統(tǒng)穩(wěn)定裕度小于0，故障清除后系統(tǒng)失穩(wěn)；

②η=0，即系統(tǒng)穩(wěn)定裕度等于0，故障清除后系統(tǒng)臨界穩(wěn)定；

③η>0，即系統(tǒng)穩(wěn)定裕度大于0，故障清除后系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定運行狀態(tài)。

通過上述3種情況可知，當系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度指標η>0時，系統(tǒng)將滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束條件。此時風場出力優(yōu)化問題中的暫態(tài)穩(wěn)定約束可表示為

(10)

式中：ε為優(yōu)化過程中給定的誤差，ε>0是為了保證系統(tǒng)有一定的暫態(tài)穩(wěn)定裕度。

在故障清除時間tc固定的前提下，針對某特定的故障，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定裕度指標η僅隨發(fā)電機有功出力P(系統(tǒng)控制變量)變化而變化[11]。利用式(10)替換式(5)代入式(1)，最終得到了基于數(shù)值離散差分法的計及暫態(tài)穩(wěn)定約束的風場出力優(yōu)化問題的數(shù)學模型，即本文所采用的數(shù)學模型，表示為

(11)

2問題求解

2.1風場出力的暫態(tài)穩(wěn)定裕度靈敏度計算

靈敏度分析法是將象函數(shù)在初始值點對參變量的變化值進行泰勒展開，并利用該展開式計算參變量變化后象函數(shù)的新值。本文選擇系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度η作為象函數(shù)，利用時域仿真法計算系統(tǒng)首擺期間的穩(wěn)定裕度。由前文分析可知，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定裕度變化主要依賴發(fā)電機有功功率的變化，且由于本文關(guān)注的是風場出力最大化的問題，故選擇風場出力Pw作為參變量，泰勒展開后可表示為

(12)

(13)

其中αi越大，代表該風場對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度影響越大，即對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定影響越大。故可依αi的大小，按照對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響能力，將風場進行排序。

式(12)可近似化簡為

(14)

借助該式可快速求出系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度的新值?？紤]到實際系統(tǒng)中具有多個風場，即參變量Pw為n個時，有

(15)

式中：Pw1,0,Pw2,0,…,Pwn,0為優(yōu)化前各風場出力；Pw1,Pw2,…,Pwn為優(yōu)化后各風場出力。

2.2風場出力最優(yōu)問題的求解算法

對于式(11)所示的非線性規(guī)劃問題，本文將其求解的具體過程分為兩個步驟，采用雙循環(huán)技術(shù)進行求解。

第一步為外循環(huán)，首先類似OPF問題計算不考慮暫態(tài)穩(wěn)定約束時的KKT方程，得到系統(tǒng)初始運行點。針對系統(tǒng)當前狀態(tài)進行暫態(tài)穩(wěn)定分析，對所有預(yù)想的N-2故障進行篩選，判斷出所有能夠?qū)е孪到y(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)的N-2故障，并計算所有導致系統(tǒng)失穩(wěn)的N-2故障的穩(wěn)定裕度，選出穩(wěn)定裕度最小的故障(即最嚴重的故障)，依據(jù)2.1節(jié)方法計算各風場出力的穩(wěn)定裕度靈敏度，并依據(jù)靈敏度對風場進行排序。

第二步為內(nèi)循環(huán)，依據(jù)外循環(huán)得到的風場有功出力靈敏度順序調(diào)整各風場出力，優(yōu)先減小靈敏度較大的風場的出力，增加靈敏度較小的風場出力(依據(jù)整個系統(tǒng)中總負荷不變的原則，風場總出力的差值由平衡機平衡)，同時計算調(diào)整后的系統(tǒng)功率裕度，直至最嚴重故障下系統(tǒng)功率裕度大于零為止。為了保證內(nèi)循環(huán)的快速收斂性，風場出力調(diào)整的過程中采用變步長策略。整個算法的具體流程圖如圖1示。

圖1　算法流程圖

算法具體求解步驟如下：

① 基于經(jīng)典對數(shù)障礙函數(shù)的思想求解系統(tǒng)初始運行點。包括系統(tǒng)所有發(fā)電機出力P、無功功率Q、系統(tǒng)所有節(jié)點電壓幅值V、電壓相角θ。

基于經(jīng)典對數(shù)障礙函數(shù)思想的求解過程可表述如下：

假設(shè)式(11)中潮流方程的等式約束為p個，靜態(tài)不等式約束為m個，引入松弛變量u將不等式約束轉(zhuǎn)化為等式約束，并在目標函數(shù)中引入對數(shù)障礙壁壘函數(shù)(障礙參數(shù)為μ)將搜索范圍限定在穩(wěn)定的可行域內(nèi)，可得到轉(zhuǎn)化后的非線性規(guī)劃問題為

(16)

利用拉格朗日函數(shù)構(gòu)造轉(zhuǎn)化后問題(16)的對偶問題為

(17)

式中：z為靜態(tài)等式約束的對應(yīng)的拉格朗日乘子向量;w為靜態(tài)不等式約束對應(yīng)的拉格朗日乘子向量。

該問題的KKT必要條件為

(18)

式中:U=diag(uz1,uz2,…,uzm)。

對式(18)進行一階泰勒展開，并忽略高階無窮小，得到

(19)

其中：

H為式(18)中?L/?Pw一階泰勒展開后的系數(shù)，

(20)

采用牛頓法迭代求解式(18)得到系統(tǒng)的初始運行點。第一次循環(huán)開始前，修正量ΔPw的初始值為0，外循環(huán)次數(shù)初值k=1；循環(huán)開始后，ΔPw大小由內(nèi)循環(huán)確定。

③ 對②中導致系統(tǒng)失穩(wěn)的故障進行篩選，依據(jù)式(9)選出系統(tǒng)穩(wěn)定裕度最小的故障，根據(jù)式(13)計算最嚴重故障下各風場有功出力的靈敏度，并進行排序。

④ 依據(jù)風場有功出力靈敏度順序調(diào)整風場出力。減小靈敏度較大的風場的出力，同時增大靈敏度較小的風場的出力。為了保證快速收斂，采用變步長策略，具體如式(21)所示。將最嚴重故障下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度對各風場出力的靈敏度及式(21)中各風場出力變化量帶入式(15)中計算系統(tǒng)穩(wěn)定裕度變化。若穩(wěn)定裕度η≥0，則進入第⑤步，否則繼續(xù)第④步，同時內(nèi)循環(huán)次數(shù)l=l+1。

(21)

⑤ 第④步中最終得到的ΔPwi,l+1代入式(19),在新的控制變量下利用牛頓拉夫遜法進行潮流計算，獲得新的系統(tǒng)運行狀態(tài)，更新外循環(huán)迭代次數(shù)k=k+1，并進入下一步。

⑥ 停止計算。

3算例分析

3.1仿真系統(tǒng)介紹

本文以吉林電網(wǎng)為例，根據(jù)第二節(jié)所提算法，分析以吉林電網(wǎng)某地區(qū)風場出力最大化為目標的優(yōu)化問題。將該地區(qū)電網(wǎng)依據(jù)送、受電劃分為3個區(qū)域，如圖2所示，其中：區(qū)域1為送電區(qū)，該區(qū)域等值為無窮大系統(tǒng)；區(qū)域2為送電/受電區(qū)；區(qū)域3為受電區(qū)，區(qū)域3中某水電廠設(shè)為平衡節(jié)點。全網(wǎng)功率基準值設(shè)為100MW。

圖2　吉林電網(wǎng)某地區(qū)結(jié)構(gòu)圖

區(qū)域2中風電總裝機容量為2 300MW，具體分為7個風電場，統(tǒng)一集中經(jīng)500kV升壓站(節(jié)點8)集中送出，送出線為500kV單回線，串補40%。該地區(qū)風電容量集中、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單一，風電場出力極限受到系統(tǒng)靜態(tài)安全、靜態(tài)電壓穩(wěn)定及暫態(tài)穩(wěn)定等多種條件的約束，其出力極限的確定成為實際工程中密切關(guān)注的一個問題。

在穩(wěn)定裕度分析的過程中，僅考慮最嚴重的永久性三相短路故障，故障開始時間為1s，歷時均為0.1s，且均發(fā)生在線路的首端。預(yù)想故障集合為

3.2失穩(wěn)故障集確定

采用PSASP作為計算工具，分別計算F1、F2、F3、F4故障下區(qū)域2中風場出力水平80%(此時各風場有功出力水平完全相同)的系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，如表1所示。

表1　暫態(tài)穩(wěn)定分析結(jié)果　p.u.

風電出力80%時，不同預(yù)想故障下同步發(fā)電機相對于慣性中心的功角曲線如圖3所示。

圖3　風電出力80%時預(yù)想故障集下同步機相對于慣性中心的功角曲線

表1說明，風場出力水平達到80%時，預(yù)想故障集中的9-16三永N-2故障將導致系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)；圖3表明，風電出力水平80%時，9-16三永N-2故障下同步機功角失穩(wěn)。上述現(xiàn)象說明9-16三永N-2故障下系統(tǒng)穩(wěn)定裕度最小，故選取9-16三永N-2故障作為內(nèi)循環(huán)中的最嚴重故障。

3.3風場有功出力靈敏度計算

首先在風場出力均為50%的基礎(chǔ)上仿真計算式(12)中η的值，依據(jù)工程經(jīng)驗ρ取180°。根據(jù)第二節(jié)算法，依次調(diào)整單風場出力，各風場有功出力逐次增加0.2(p.u)，同時其余風場出力均保持不變，相應(yīng)得到同步發(fā)電機G1相對無窮大系統(tǒng)的角度變化，進而得到暫態(tài)穩(wěn)定裕度指標η的變化，并代入式(13)得各風場有功出力靈敏度如表2所示。

表2　各風場靈敏度指標　p.u.

依據(jù)表2，對各風場靈敏度指標進行排序，為

(22)

3.4優(yōu)化前后風場出力極限對比

為了說明本文所提優(yōu)化算法的有效性，本節(jié)給出了優(yōu)化前后風場出力極限的對比。首先給出了優(yōu)化前(風場出力水平完全一致，增減速度、方向一致)的風場出力極限，詳細開機方式如表3第2列所示。

表3　優(yōu)化前后風場詳細開機方式

優(yōu)化前線路9-16發(fā)生三永N-2故障時的系統(tǒng)同步機暫態(tài)功角曲線如圖4所示。

圖4　優(yōu)化前同步機暫態(tài)功角曲線

圖4表明，優(yōu)化前風場總出力水平達到72%時，線路9-16三永N-2故障下，系統(tǒng)無法維持暫態(tài)穩(wěn)定。

在優(yōu)化前的風場出力基礎(chǔ)上，依據(jù)風場出力靈敏度調(diào)整各風場出力，靈敏度小的風場(2、5、6)增大出力，靈敏度大的風場(1、3、4、7)減小出力，增減步長為單風機額定容量的0.5%，通過聯(lián)絡(luò)線9-16三永N-2故障下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度變化算出優(yōu)化后的風場開機方式如表3第3列所示。

優(yōu)化后線路9-16發(fā)生三永N-2故障時的系統(tǒng)同步機暫態(tài)功角曲線如圖5所示。

圖5　優(yōu)化后同步機暫態(tài)功角曲線

圖5表明，優(yōu)化后風場總出力水平達到73.13%時，9-16三永N-2故障下，系統(tǒng)依然保持暫態(tài)穩(wěn)定，高于優(yōu)化前風場總出力水平72%。

對比優(yōu)化前后系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析結(jié)果可知：依據(jù)風場有功出力靈敏度優(yōu)化各風場出力將明顯提高風場出力極限，進而改善系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。

4結(jié)論

本文提出了一種暫態(tài)穩(wěn)定約束下風場出力優(yōu)化的算法。借鑒OPF問題轉(zhuǎn)化為OTS問題的思路，提出了暫態(tài)穩(wěn)定約束下風場出力優(yōu)化問題的數(shù)學模型，明確了數(shù)學模型中目標函數(shù)、約束條件的物理意義，并在數(shù)值離散差分法的基礎(chǔ)上給出了暫態(tài)穩(wěn)定約束的處理方法；進一步，依據(jù)各風場出力的暫態(tài)穩(wěn)定裕度靈敏度提出了風場出力優(yōu)化的算法，仿真分析了優(yōu)化前后的風場出力極限。結(jié)果表明，基于本文所提的優(yōu)化算法，風場出力極限得到提高。

參考文獻

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鄭太一(1959—)，男，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)自動化，E-mail:zhengty_jl@163.com。

(責任編輯：林海文)

The Optimization of Wind Farm Output with Consideration of Transient Stability ConstraintsZHENG Taiyi1, CAI Hongyi1, ZHENG Yuanjie2, ZHANG Jiguo1, GAO Peisheng1, WANG Qing2, XUE Ancheng2, BI Tianshu2

(1. Jilin Electric Power Dispatching Center, Changchun 130021, China;2. State Key Laboratory for Alternate Electrical

Power System with Renewable Energy Sources(North China Electric Power University), Beijing 102206, China)

摘要：風場出力優(yōu)化已成為規(guī)劃設(shè)計風電場時迫切需要解決的問題。本文提出了計及暫態(tài)穩(wěn)定約束的風場出力優(yōu)化問題的數(shù)學模型，并明確了數(shù)學模型中目標函數(shù)及各約束條件的物理意義。分析了風場出力暫態(tài)穩(wěn)定裕度靈敏度的計算方法，并基于風場出力暫態(tài)穩(wěn)定裕度靈敏度這一指標提出了風場出力配置的優(yōu)化算法，最后利用PSASP仿真論證了本文算法的有效性。

關(guān)鍵詞：雙饋風場；最優(yōu)潮流;暫態(tài)穩(wěn)定約束；穩(wěn)定裕度靈敏度;出力優(yōu)化

Abstract：Power output optimization of wind farm becomes an urgent problem to be solved during wind farm is planned and designed. In this paper, the mathematical model for power output optimization of wind farm under transient stability constraints is put forward, and the objective function and constraint criteria are defined. Based on the transient stability margin sensitivity of wind power output, influence of different wind farm on power system transient stability is analyzed, and the power output optimization algorithm of wind farms is put forward. In the end, the simulation based on PSASP verifies the effectiveness of the algorithm proposed in this paper.

Keywords：DFIG wind farm; optimal power flow; transient stability constraints; stability margin sensitivity; output optimization

作者簡介：

收稿日期：2014-03-27

文章編號：1007-2322(2015)01-0031-07

文獻標志碼：A

中圖分類號：TM722