[發明專利]基于頻率偏移概率分布的電網負荷調節備用容量評估方法

在審

• 申請號: 201710540775.1
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107134811A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 鄭秀波;覃蕓;林勇;別朝紅
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電網規劃研究中心;廣東電網發展研究院有限責任公司;西安交通大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/24;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

1.一種基于頻率偏移概率分布的大電網負荷調節備用容量評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：機組出力與負荷的有功功率偏差引起系統頻率偏移額定值，基于頻率偏移概率分布的構建調節備用容量評估方法；

步驟S2：負荷波動產生系統頻率偏移值Δf，根據電力系統綜合頻率特性，可以求得系統有功功率偏差值為：

ΔP＝β×Δf (1)，即為調節備用容量，

其中：β為電力系統頻率響應特性系數，單位為MW/0.1Hz。

2.根據權利要求1所述的基于頻率偏移的調節備用容量評估方法，其特征在于：所述步驟S1中，對電力系統一次調整，導致系統頻率偏移，具體系統變化過程如下：

當某一時刻A系統負荷突然增大，導致發電機出力小于負荷，出現負的有功功率偏差ΔP，這時頻率迅速下降，電力系統一次調整迅速發揮作用，一定時間后的時刻X到了最大頻率偏移量，在事件發生后的某一時刻B，一次調整結束，隨后從時刻B開始進行頻率的二次調整，AGC控制機組增加出力，至事件發生時間后的時刻C，系統頻率開始緩慢向50Hz恢復。

3.根據權利要求1所述的基于頻率偏移的調節備用容量評估方法，其特征在于：所述步驟S2中的系統頻率偏移值Δf算法如下：

電力系統在實際運行中，通過SCADA系統實時地對系統頻率干擾信號濾波后，每秒鐘進行一次采樣，為滿足奈奎斯特采樣定理，當采樣頻率f_s.max大于等于信號中最高頻率f_max的2倍時，采用每分鐘一個頻率采樣點獲取一個頻率值，利用大量頻率偏移記錄數據，可以求得可以得到有功功率偏差ΔP的概率分布情況。

4.根據權利要求3所述的基于頻率偏移的調節備用容量評估方法，其特征在于：頻率響應特性系數β是時變且非線性的，所述步驟S2中的β算法如下：

方法1，將頻率特性響應系數取為全年最大負荷的一定百分比：

在現有研究成果中，大部分電力系統都將頻率特性響應特性系數取為該年度最大負荷的一定百分比，即峰荷百分比，大多數控制區的頻率特性響應系數在年度最高預計負荷的1％～1.5％之間；

方法2，將頻率特性響應系數取為實際負荷的一定百分比：

考慮頻率特性響應系數β的時變特性，采用實際負荷乘以一定百分比得到；

方法3，三段式頻率特性響應系數法：

考慮到電力系統中火電、水電機組通常設置不同的一次調頻死區，參考相關文獻，可以將β系數按照火電機組、水電機組調頻死區作為界限分三段進行設置，火電、水電機組一次調頻的死區分別為±f_火，±f_水，三段式頻率特性響應系數β設定方法如下：

1)當頻率偏差小于±f_火時，根據擾動時的系統負荷與負荷頻率特性系數，計算與負荷相關的自然頻率系數，得到第一段β值：

其中：β_L*為頻率變化1％引起的有功功率變化，根據系統負荷水平和組成成分等確定，一般取1％～3％；P_Le、f_e分別為額定負荷和系統額定頻率；

2)頻率偏差介于±f_火與±f_水之間時，根據火電和水電裝機比例，近似得到第二段β值：

β₂≈K_Gn_gh+K_L≈(β-K_L)n_gh+K_L (3)

其中：K_G、K_L分別為發電機和負荷的頻率特性系數；n_gh為火電裝機容量占總裝機容量的比例；

3)頻率偏差超過±f_水時，利用NERC推薦的“電網頻率響應及自然頻率計算方法”，計算第三段β值：

其中：ΔP_A、Δf_A分別為系統擾動前的功率偏差值和頻率偏差值；ΔP_B、Δf_B分別為系統擾動后調速器緊隨動作使頻率趨于穩定而AGC尚未動作前的功率偏差值和頻率偏差值。

5.根據權利要求4所述的基于頻率偏移的調節備用容量評估方法，其特征在于，所述步驟S2中調節備用容量的計算方法如下：

方法1：基于全年最大負荷百分比β值下的調節備用容量求取方法，

以全年最大負荷乘以一定百分比得到頻率特性響應系數β值，根據全年每分鐘頻率偏移數據，采用式ΔP＝β×Δf得到有功功率偏差ΔP概率分布，由R＝-ΔP得到調節備用容量概率分布，從而求得在一定累積概率下的調節備用容量；

方法2：基于全年實際負荷百分比β值下的調節備用容量求取方法，

以全年實際負荷乘以一定百分比得到頻率特性響應系數β值，根據全年每分鐘頻率偏移數據，采用式ΔP＝β×Δf得到有功功率偏差ΔP概率分布，從而求得在一定累積概率下的調節備用容量；

方法3：基于全年最大負荷百分比β值下的三段式調節備用容量求取方法，

以全年最大負荷乘以一定百分比得到每段頻率特性響應系數β₁、β₂、β₃，按照不同機組一次調頻死區為界限，采用不同的頻率特性響應系數，利用式(5)計算有功功率偏差ΔP概率分布；

方法4：基于全年實際負荷百分比β值下的三段式調節備用容量求取方法，

以全年實際負荷乘以一定百分比得到每段頻率特性響應系數β_1*、β_2*、β_3*，按照不同機組一次調頻死區為界限，采用不同的頻率特性響應系數，利用式(5)計算有功功率偏差ΔP概率分布。

方法5：混合三段式調節備用容量求取方法，

以全年實際乘以一定百分比得到第一段頻率特性響應系數β_1*，以全年最大負荷乘以一定百分比得到第二、三段頻率特性響應系數β₂、β₃，按照不同機組一次調頻死區為界限，采用不同的頻率特性響應系數，利用式(7)計算有功功率偏差ΔP概率分布。

以上五種方法得到有功功率偏差概率分布，結合不同條件下的計算結果、概率論中3σ原則，從而求得在一定累積概率下的調節備用容量。