一种海陆一体多端异构直流系统的辅助MMC容量配置方法、装置、终端设备及存储介质与流程

本发明涉及风电并网系统优化规划领域，尤其涉及一种海陆一体多端异构直流系统的辅助mmc容量配置方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术：

1、大规模海上风电场经直流送出并网时，风速波动易造成场内无功供需失衡、并网点电压偏移，通常配置辅助换流器（辅助mmc）实现集中无功补偿。辅助mmc装机容量直接影响设备投资与电网运行安全：容量偏小易出现无功补偿不足、系统失稳；容量过大会造成设备闲置、抬高全周期运维成本。

2、传统容量选型仅选取单一典型风速工况开展潮流校核，无法覆盖全周期风速动态变化，因此根据单一典型风速工况校核得出的辅助mmc装机容量难以适配全时段风速波动下的无功调节需求，因此现有技术中的辅助mmc容量配置方法存在精准性低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种海陆一体多端异构直流系统的辅助mmc容量配置方法、装置、终端设备及存储介质，能够解决现有技术中辅助mmc容量配置方法精准性低的问题。

2、本发明提供的海陆一体多端异构直流系统的辅助mmc容量配置方法，包括：

3、获取海陆一体多端异构直流系统的全年风电出力曲线；根据全年风电出力曲线，确定各预设仿真时段下的风机总有功出力，并根据风机总有功出力及各风机节点的额定有功功率，确定每一仿真时段中各风机节点的有功出力；

4、获取海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的若干预设候选容量，对于每一预设候选容量，在每一仿真时段下，基于海陆一体多端异构直流系统中的电网拓扑固有电气参数、仿真时段中各风机节点的有功出力、预设候选容量及系统预设运行约束参数，以综合调度代价指标最小为目标，构建无功优化模型；并基于系统安全运行参数及预设候选容量，构建约束条件；

5、在约束条件下，对无功优化模型进行求解，当求解结果收敛时，输出仿真时段中各海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的无功出力、滤波器投入台数、各风机节点的无功出力值及pcc母线电压幅值，得到时段仿真数据；

6、在预设候选容量的每个仿真时段的求解结果都收敛的情况下，基于每个仿真时段的时段仿真数据及预设无功调度成本系数，计算得到预设候选容量在所有仿真时段下的综合成本；

7、选取综合成本最小的预设候选容量作为最终的海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的装机容量。

8、进一步地，所述系统预设运行约束参数包括：滤波器固定投入基准台数、网损权重系数、预设系统基准容量、辅助mmc调度优先级权重、风机节点调度优先级权重、滤波器偏移惩罚权重、各风机节点的无功出力上限及风机节点总数量；

9、所述无功优化模型的表达式如下：

10、

11、

12、其中，为综合调度代价指标，是网损权重系数，是潮流网损隐函数，是全部风机节点的有功出力构成的向量，是全部风机节点的无功出力构成的向量，是电网拓扑固有电气参数，是pcc母线电压幅值，为交流支路总有功损耗，为预设系统基准容量，为辅助mmc调度优先级权重，为辅助mmc无功出力值，为预设候选容量，为风机节点调度优先级权重，为风机节点总数量，为第个风机节点的无功出力值，为第个风机节点的无功出力上限，为滤波器偏移惩罚权重，为滤波器投入台数，为滤波器固定投入基准台数。

13、进一步地，系统安全运行参数包括：节点电压上下限、预设支路额定视在容量、辅助mmc无功出力上下限、dru直流电压上限、直流线路侧的目标直流电压、预设风机无功调节系数、预设母线电压上下限及预设标幺值上限常数；

14、基于系统安全运行参数及预设候选容量，构建约束条件，包括：

15、基于节点电压上下限，确定节点电网约束条件；

16、基于预设支路额定视在容量及预设标幺值上限常数，确定支路热稳定约束条件；

17、基于辅助mmc无功出力上下限，确定辅助mmc容量约束条件；

18、基于dru直流电压上限及直流线路侧的目标直流电压，确定dru直流电压裕度约束条件；

19、基于各风机节点的无功出力值、各风机节点的额定有功功率及预设风机无功调节系数，确定风机无功出力上下限约束条件；

20、基于节点电网约束条件、支路热稳定约束条件、辅助mmc容量约束条件、dru直流电压裕度约束条件、风机无功出力上下限约束条件及母线电压上下限约束条件，确定约束条件。

21、进一步地，对无功优化模型进行求解，包括：

22、基于各风机节点的有功出力及预设的基准功率因数，确定基准工况下的各风机的基准无功出力；

23、获取预设的候选滤波器投入台数集合；

24、对于候选滤波器投入台数集合中的每一候选滤波器投入台数，基于各风机节点的有功出力、候选滤波器投入台数及各风机的基准无功出力，执行交直流潮流求解，得到每一候选滤波器投入台数对应的基准辅助mmc无功出力；

25、将基准辅助mmc无功出力的绝对值小于或等于预设候选容量的若干候选滤波器投入台数作为待验证候选滤波器投入台数；

26、对于每一待验证候选滤波器投入台数，基于电网拓扑固有电气参数、各风机节点的有功出力、预设候选容量、系统预设运行约束参数、待验证候选滤波器投入台数、各风机的基准无功出力、pcc电压基准幅值及基准辅助mmc无功出力，得到每一待验证候选滤波器投入台数对应的基准工况下的综合调度代价指标，作为第一指标；

27、选取第一指标中数值最小的待验证候选滤波器投入台数作为基准滤波器投入台数，将预设的pcc电压基准幅值及基准滤波器投入台数对应的各风机的基准无功出力及作为初始无功调度运行点；

28、以初始无功调度运行点为迭代起点，对无功优化模型进行迭代求解。

29、进一步地，预设无功调度成本系数包括：预设无功调节成本、预设电量成本系数、预设滤波器投切成本系数及预设换流器成本系数；

30、基于仿真步长、每个仿真时段的时段仿真数据及预设无功调度成本系数，计算得到预设候选容量对应的仿真总时长的综合成本，包括：

31、基于仿真步长、预设无功调节成本及时段仿真数据中的各风机节点的无功出力值，得到风机无功调节成本；

32、基于仿真步长、预设电量成本系数、各风机节点的有功出力、电网拓扑固有电气参数、时段仿真数据中的各风机节点的无功出力值、滤波器投入台数及pcc母线电压幅值，得到网络损耗成本；

33、基于预设滤波器投切成本系数及时段仿真数据中的滤波器投入台数，得到滤波器投切折旧成本；

34、获取时段仿真数据中的各辅助mmc的无功出力，将无功出力中的最大值作为峰值无功需求容量，基于峰值无功需求容量及预设换流器成本系数，得到辅助mmc设备投资成本；

35、将风机无功调节成本、网络损耗成本、滤波器投切折旧成本及辅助mmc设备投资成本的总和作为仿真总时长的综合成本。

36、进一步地，基于仿真步长、预设电量成本系数、各风机节点的有功出力、电网拓扑固有电气参数、时段仿真数据中的各风机节点的无功出力值、滤波器投入台数及pcc母线电压幅值，得到网络损耗成本，包括：

37、基于各风机节点的有功出力、电网拓扑固有电气参数、时段仿真数据中的各风机节点的无功出力值、滤波器投入台数及pcc母线电压幅值，得到交流支路总有功损耗；

38、基于交流支路总有功损耗、仿真步长及预设电量成本系数，得到网络损耗成本。

39、进一步地，基于预设滤波器投切成本系数及时段仿真数据中的滤波器投入台数，得到滤波器投切折旧成本，包括：

40、对于每个时段，执行时段投切成本计算操作，得到每个时段的投切成本；

41、基于每个时段的投切成本，得到滤波器投切折旧成本；

42、其中，所述时段投切成本计算操作，包括：

43、获取先前已投入台数；其中，在当前时段为预设候选容量对应的第一个时段的情况下，先前已投入台数设为0，在当前时段不为预设候选容量对应的第一个时段的情况下，获取预设候选容量对应的上一时段的滤波器投入台数，作为先前已投入台数；

44、判断当前时段的滤波器投入台数与先前已投入台数是否相等，若是，则将当前时段的投切事件值记为0，若否，则将当前时段的投切事件值记为1；

45、基于当前时段的投切事件值及预设滤波器投切成本系数，得到当前时段的时段投切成本。

46、本发明另一实施例还提供了一种海陆一体多端异构直流系统的辅助mmc容量配置装置，包括：有功出力确定模块、模型确定模块、求解模块、综合成本确定模块以及辅助mmc装机容量模块；

47、有功出力确定模块，用于获取海陆一体多端异构直流系统的全年风电出力曲线；根据全年风电出力曲线，确定各预设仿真时段下的风机总有功出力，并根据风机总有功出力及各风机节点的额定有功功率，确定每一仿真时段中各风机节点的有功出力；

48、模型确定模块，用于获取海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的若干预设候选容量，对于每一预设候选容量，在每一仿真时段下，基于海陆一体多端异构直流系统中的电网拓扑固有电气参数、仿真时段中各风机节点的有功出力、预设候选容量及系统预设运行约束参数，以综合调度代价指标最小为目标，构建无功优化模型；并基于系统安全运行参数及预设候选容量，构建约束条件；

49、求解模块，用于在约束条件下，对无功优化模型进行求解，当求解结果收敛时，输出仿真时段中各海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的无功出力、滤波器投入台数、各风机节点的无功出力值及pcc母线电压幅值，得到时段仿真数据；

50、综合成本确定模块，用于在预设候选容量的每个仿真时段的求解结果都收敛的情况下，基于每个仿真时段的时段仿真数据及预设无功调度成本系数，计算得到预设候选容量在所有仿真时段下的综合成本；

51、辅助mmc装机容量模块，用于选取综合成本最小的预设候选容量作为最终的海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的装机容量。

52、本发明另一实施例还提供了一种终端设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时，实现如本发明提供的海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的容量配置方法的步骤。

53、本发明另一实施例还提供了一种计算机可读存储介质项，包括：存储的计算机程序，在计算机程序运行时，控制计算机可读存储介质所在的设备执行如本发明提供的海陆一体多端异构直流系统的辅助mmc容量配置方法的步骤。

54、通过实施本发明具有如下有益效果：

55、本发明提供了一种海陆一体多端异构直流系统的辅助mmc容量配置方法、装置、终端设备及存储介质，方法包括：获取海陆一体多端异构直流系统的全年风电出力曲线；根据全年风电出力曲线，确定各预设仿真时段下的风机总有功出力，并根据风机总有功出力及各风机节点的额定有功功率，确定每一仿真时段中各风机节点的有功出力；获取海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的若干预设候选容量，对于每一预设候选容量，在每一仿真时段下，基于海陆一体多端异构直流系统中的电网拓扑固有电气参数、仿真时段中各风机节点的有功出力、预设候选容量及系统预设运行约束参数，以综合调度代价指标最小为目标，构建无功优化模型；并基于系统安全运行参数及预设候选容量，构建约束条件；在约束条件下，对无功优化模型进行求解，当求解结果收敛时，输出仿真时段中各海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的无功出力、滤波器投入台数、各风机节点的无功出力值及pcc母线电压幅值，得到时段仿真数据；在预设候选容量的每个仿真时段的求解结果都收敛的情况下，基于每个仿真时段的时段仿真数据及预设无功调度成本系数，计算得到预设候选容量在所有仿真时段下的综合成本；选取综合成本最小的预设候选容量作为最终的海陆一体多端异构直流系统辅助mmc的装机容量。

56、与现有技术相比，本发明不再是仅依靠单一典型风速静态工况校核辅助mmc装机容量，而是基于海陆一体多端异构直流系统真实的全年风电出力曲线确定各预设仿真时段下的风机总有功出力，并根据风机总有功出力及各风机节点的额定有功功率，确定每一仿真时段中各风机节点的有功出力；接着基于确定的各风机节点的有功出力、电网拓扑固有电气参数、当前候选容量及系统预设运行约束参数，以综合调度代价指标最小为目标，构建无功优化模型，并构建约束条件，在约束条件下，对无功优化模型进行求解，当求解结果收敛时，输出仿真时段中各辅助mmc的无功出力、滤波器投入台数、各风机节点的无功出力值及pcc母线电压幅值，得到时段仿真数据；在当前候选容量的每个仿真时段的求解结果都收敛的情况下，基于每个仿真时段的时段仿真数据及预设无功调度成本系数，计算得到当前候选容量对应的仿真总时长的综合成本；最后选取综合成本最小的候选容量作为最终的辅助mmc装机容量。由于本发明的各风机节点的有功出力是基于全年风电出力曲线得到的，由于本发明各风机节点的有功出力依托全年风电出力曲线计算得到，该出力曲线完整纳入全年时序风速波动特征，因此可完整还原全仿真周期内风速随机波动所对应的风机有功出力动态变化规律，能覆盖风电场全运行区间内的各类出力工况，因此基于各风机节点的有功出力构建的模型可精准复现不同风速下场内无功交互、网损变化与电压波动特性，最终根据模型求得的综合成本能够同时兼顾全周期运行安全约束与多维度无功调度经济损耗，最终提高了辅助mmc装机容量选型的精准性，解决了现有技术中的辅助mmc容量配置方法精准性低的问题。