一种构网型SVG的直流侧电容参数优化设计方法及系统与流程

本发明涉及光伏领域，具体涉及一种构网型svg的直流侧电容参数优化设计方法及系统。

背景技术：

1、构网型 svg（静止无功发生器）作为新一代电压源型无功补偿装置，具备主动电压支撑、虚拟惯量提供、孤岛运行等核心能力，能够有效解决高比例新能源并网带来的电网稳定性问题，已成为新型电力系统建设中不可或缺的关键装备。直流侧电容作为构网型 svg的核心储能元件，承担着直流电压稳定、有功功率缓冲、能量交换枢纽的关键作用，其参数设计的合理性直接决定了整个装置的稳态运行精度、动态抗扰能力和长期运行可靠性。

2、目前，随着构网型 svg 在弱电网场景的广泛应用，学者们提出了基于虚拟惯量的参数设计方法，推导了电容容值与系统等效虚拟惯量的定量映射关系，将暂态电压跌落幅值和恢复时间作为约束条件，显著提升了装置的动态性能。为进一步平衡多方面性能要求，部分研究引入了多目标优化算法，同时将电压纹波抑制、虚拟惯量支撑和初始购置成本作为优化目标，采用单层粒子群算法、遗传算法等进行全局寻优，在一定程度上提高了参数设计的综合合理性。

3、然而，采用单层寻优逻辑，无法解耦稳态运行与动态扰动的差异化性能需求，导致优化参数存在明显的工况适配盲区，难以适配电网复杂多变的运行场景，同时，当前方式普遍输出单一固定的电容参数配置，未考虑电网短路比、负荷特性、扰动强度等工况差异对电容参数的影响，无法同时满足常规电网、弱电网、极端弱电网等不同应用场景的性能要求。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种构网型svg的直流侧电容参数优化设计方法及系统，旨在解决目前的寻优逻辑无法满足差异化性能需求，存在工况适配盲区和无法满足不同电网应用场景的性能要求的问题。

2、为实现上述目的，本发明提出一种构网型svg的直流侧电容参数优化设计方法，方法包括：

3、根据svg工作参数，构建多维度数学模型，将所述多维度数学模型的多目标优化任务解耦为分层优化体系，其中，所述分层优化体系包括稳态优化层和动态优化层；

4、依次根据稳态优化层和动态优化层的优化目标对 svg工作参数进行优化，以分别获取满足稳态硬约束的电容参数可行区间和满足全工况寿命硬约束候选参数集；

5、对稳态优化层的电容参数可行区间和动态优化层的候选参数集进行层级约束交叉校验，根据收敛要求对电容参数和候选参数集进行自适应调整，输出全局最优电容参数区间。

6、根据上述技术方案的一方面，所述根据 svg工作参数，构建多维度数学模型，将所述多维度数学模型的多目标优化任务解耦为分层优化体系，其中，所述分层优化体系包括稳态优化层和动态优化层的步骤包括：

7、根据构网型 svg工作参数，分别建立直流侧稳态纹波精确模型、系统等效惯量与动态电压响应模型、电容老化损耗与剩余使用寿命预测模型；

8、根据所述直流侧稳态纹波精确模型，所述系统等效惯量与动态电压响应模型，以及电容老化损耗与剩余使用寿命预测模型的优化目标，将多目标优化需求解耦为分层优化体系，根据约束条件，使用分层优化体系对模型进行初始权重分配，根据初始权重分配对模型进行优化，其中，所述初始权重根据电网短路比进行调整。

9、根据上述技术方案的一方面，所述依次根据稳态优化层和动态优化层的优化目标对 svg工作参数进行优化，以分别获取满足稳态硬约束的电容参数可行区间和满足全工况寿命硬约束候选参数集的步骤包括：

10、将电容拓扑参数编码为三维变量，基于电容串并联的基本电气特性，推导三维变量与系统级等效参数的映射关系，根据 svg 额定参数预先确定三维变量的合理取值范围；

11、基于稳态优化层的硬约束条件，使用预设算法在所述合理取值范围进行稳态寻优，获取满足稳态硬约束的参数组合，生成电容参数可行区间。

12、根据上述技术方案的一方面，获取电容参数可行区间之后，将所述电容参数可行区间作为动态优化层的搜索范围，使用预设算法进行动态多目标寻优，获取符合剩余使用寿命要求的参数子集；

13、根据所述参数子集内的参数组合的初始购置成本，运行周期内的电能损耗成本以及维护更换成本，并按预设顺序排列，获取候选参数列表。

14、根据上述技术方案的一方面，所述对稳态优化层的电容参数可行区间和动态优化层的候选参数集进行层级约束交叉校验，根据收敛要求对电容参数和候选参数集进行自适应调整，输出全局最优电容参数区间的步骤包括：

15、检查所述选参数列表内的参数是否满足稳态优化层的硬约束条件，剔除未满足所述硬约束条件的参数；

16、计算所述电容参数可行区间下的系统等效惯量支撑，暂态电压约束，以及计算最恶劣工况下的电容剩余使用寿命，对比计算结果和动态优化层的约束要求，若计算结果未能符合动态优化层的约束要求，进行初始权重修正；

17、根据约束交叉校验结果，输出迭代参数集。

18、根据上述技术方案的一方面，获取迭代参数集后，分别设定稳态优化层和动态优化层的目标收敛精度阈值；

19、使用迭代参数集进行迭代，按照预设权重步长对各个模型的初始权重进行调整，进行迭代，记录每次迭代过程中的最优电容参数；

20、提取当前轮迭代与上一轮迭代的最优参数对应稳态收敛指标和动态收敛指标，并分别计算每项指标的相对偏差，若每项指标全部满足各自阈值要求，则判定为收敛，终止迭代；

21、若任意一项指标不满足，则判定为未收敛，调整权重并进行下一轮迭代。

22、根据上述技术方案的一方面，终止迭代后，基于最终迭代的合格参数集，生成三维最优参数区间，并同步输出区间对应的性能边界；

23、在性能边界内分别提取成本最优参数，性能最优参数，以及均衡最优参数，分别将三组参数作为工况锚点。

24、本发明还提供一种构网型svg的直流侧电容参数优化设计系统，所述构网型svg的直流侧电容参数优化设计系统用于上述的构网型svg的直流侧电容参数优化设计方法，所述系统包括：

25、解耦优化模块，用于根据svg工作参数，构建多维度数学模型，将所述多维度数学模型的多目标优化任务解耦为分层优化体系，其中，所述分层优化体系包括稳态优化层和动态优化层；

26、参数优化模块，用于依次根据稳态优化层和动态优化层的优化目标对 svg工作参数进行优化，以分别获取满足稳态硬约束的电容参数可行区间和满足全工况寿命硬约束候选参数集；

27、区间输出模块，用于对稳态优化层的电容参数可行区间和动态优化层的候选参数集进行层级约束交叉校验，根据收敛要求对电容参数和候选参数集进行自适应调整，输出全局最优电容参数区间。

28、本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的构网型svg的直流侧电容参数优化设计方法。

29、本发明还提出一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现如上述的构网型svg的直流侧电容参数优化设计方法。

30、综上，根据本发明提供的构网型svg的直流侧电容参数优化设计方法，通过分层迭代双级寻优机制，将电容参数优化解耦为稳态纹波抑制初筛与动态惯量支撑精修两个层级，通过层级约束交叉校验与目标权重自适应修正形成闭环迭代，从根源上解决了现有方案稳态与动态性能顾此失彼的工况适配盲区；同时首次将电容多应力耦合老化寿命作为硬性约束纳入优化体系，能够在保证直流电压稳态纹波达标、暂态电压波动抑制与惯量支撑能力满足电网要求的前提下，从设计源头延长电容使用寿命、降低设备全生命周期运维成本，又可精准适配常规电网、弱电网、重载扰动等多种复杂运行场景，相比传统方案显著提升了参数设计的工程实用性、长期运行可靠性与综合经济合理性。本发明解决构网型svg不同运行工况下电容参数适配性差的问题，在保证直流电压稳态纹波达标、动态惯量支撑充足的基础上，延长电容使用寿命，降低设备后期运维成本。

31、本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。