1. 研究目的与意义
随着社会不断发展，世界对能源的需求越来越高，而化石能源储量有限，并且从经济和环保的角度，这类传统能源也不符合时代发展的要求。
目前，风电场的无功补偿主要是在升压变电站的低压侧进行集中补偿，此种方法可以提高风电场整体电压水平和改善功率因数，控制方便，效率较高。所配置的无功补偿装置主要包括有离散无功补偿装置如电容器组，以及动态无功补偿装置如SVC、SVG，但这两类无功补偿装置在经济成本和调节特性上都具有很大差异。如何合理规划配置风电场的无功补偿装置，充分利用各类补偿装置的无功电压调节特性，使所配置的无功补偿装置满足风电场实际运行需求，在补偿效果上达到最优，对于风电场在稳态下的正常运行以及电网的电压稳定具有重要的作用。
综上所述，研究基于聚类场景分析的风电场无功优化，合理规划配置风电场的无功补偿装置，有利于电网电压稳定，从而协调配电网的稳定运行。
2. 课题关键问题和重难点
1.本课题关键问题
电网无功优化实际是一个非线性函数的优化，目前基于数学规划法的经典无功优化算法是基于初始条件的数值解，再根据算法规则进行优化，不断迭算，直到满足优化条件才停止。可见该方法比较繁琐，而AI优化算法给研究提供新思路，其基本原理是初始化一个种群，然后利用智能算法的特定迭代方式，不断迭代升级当前解，直到满足最终的输出条件，输出最优解。而本课题的关键的问题在于如何提高算法的收敛性和计算速度来优化配网的无功。
2.本课题研究难点
3. 国内外研究现状（文献综述）
为了研究如何优化基于聚类场景分析的风电场无功，需要分析并解决以下问题，根据国内外的研究现状可以归纳总结如下：
一 . 风电场无功电压调节
1）风电功率的随机性和不确定性令风电场无功电压调节控制增加了难度，并且风电场中的无功调节设备在调节性能和控制时间尺度配合上都存在差异。在风电场无功电压调节控制中需要解决：(1)根据风电出力情况，确定风电场无功补偿量；(2)合理分配各个无功调节设备的无功补偿大小，使风电场的安全稳定性达到最优。
4. 研究方案
1.风电场无功优化模型的建立
风电场内具备无功电压调节能力的设备包括风电机红、无功补偿装置和有载调压变压器，其中所配置的无功补偿装置有离散无功补偿装置(并联电容器组)和动态无功补偿装置(静止无功补偿器SVC、静止无功发生器SVG)。目前在风电场中所使用的风力发电机主要有三种类型：笼型异步风电机、双馈型风电机和永磁直驱式风电机。风电场的风电机组出口处均配有箱式变压器，经箱式变压器升压后，由汇集线路汇总接至升压变电站变压器的低压侧，经送出线路统一接入更高等级的变电站或公共电网。在风电场运行中，由于风电机组有功出力不断变化，导致风电场无功功率的改变，进而影响风电场的电压稳定。在对风电场运行中，常常针对并网点(PCC点)的电压和功率因数进行考核，保证并网点电压的稳定，并且减少风电场与电网间的无功交换，降低风电场接入对电网的影响。为了分析风电场无功电压特性，以某实际风电场作为研究算例，电气结构图如图2-1所示。
2. 风电场无功规划场景介绍：对于风电场的无功规划，主要研究电容器组和动态无功补偿装置的优化配置。风电功率具有很强的随机性和波动性，合理配置无功补偿装置，可以满足风电场在各种风电功率情况下的无功需求。风电的不确定性因素加大了无功规划的难度，历史数据是最能反映随机量变化特性的工具，但是如果直接使用原始历史数据进行规划，数据量过大，计算耗时较长，效率太低。场景分析法是处理不确定性规划问题较为有效的方法，将系统运行方式划分为多个场景，每个场景具有相应的概率，并且在各个场景中。不确定性因素均是确定的，通过合理选择一定数量的场景，最大限度表示出实际可能出现的概率事件。通过统计单个时间断面下的风电出力获取风电功率分布规律，进而获得风电出力场景的方式可以较好的反映风电场输出功率的分布情况。但是在进行风电场无功规划时，需要考虑电容器组投切受到动作次数限制的问题，电容器组在实际中的投切运行方式与风电功率的连续波动特性有很大关系，并且电容器组的投切方式也会影响动态无功补偿装置的补偿效果。所以采用连续的时间序列场景作为风电场无功规划场景较为合适。若选取典型风电出力日作为规划场景，并不能完全涵盖风电场的风电功率波动特性。由于大气运动常常具有周期性，一定程度上风电功率在日内变化中仍然具有相似性，若是能对风电功率的波动情况进行有效的分类，从大量的历史数据中提取具有代表性的典型场景用于规划，可大大削减所需的计算时间，提高效率。
5. 工作计划
第1周：初步弄清毕业设计题目的背景和需要展开的工作。学会利用学校现有资源，搜集自己需要的关于毕业设计题目的研究现状资料，明确接下来的工作任务及重点，撰写开题报告。
第2周：完成开题报告。
第3周：熟悉matlab等相关建模软件的使用，着手搭建简单的优化计算仿真模型。
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