[發(fā)明專利]含風(fēng)電的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型建立方法和頻率特性指標(biāo)計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711011404.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107679769B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴劍豐;湯奕;王琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/11
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/11;H02J3/02;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

本發(fā)明公開(kāi)了一種含風(fēng)電的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型建立方法和頻率特性指標(biāo)計(jì)算方法，其中模型建立方法，包括如下步驟：1、假設(shè)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組類(lèi)型是火電機(jī)組，將占系統(tǒng)總發(fā)電量比例為ρ的風(fēng)電機(jī)組代替同等容量的火電機(jī)組接入電網(wǎng)；2、風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組采用虛擬慣性和槳距角減載的頻率輔助控制策略，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，并采用小信號(hào)分析方法，建立風(fēng)電機(jī)組的降解動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)模型；3、根據(jù)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)模型和建立的風(fēng)電機(jī)組降解動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)模型，建立計(jì)及風(fēng)電調(diào)頻的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型。采用該方法建立的模型能夠快速、精確地評(píng)估電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頻率分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計(jì)及風(fēng)電參與調(diào)頻的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型建立方法和電網(wǎng)動(dòng)態(tài)頻率特性指標(biāo)計(jì)算方法。

背景技術(shù)

大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行正深刻的改變著電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，不同于傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)，風(fēng)電機(jī)組是通過(guò)電力電子變換裝置進(jìn)行并網(wǎng)，其輸出的有功功率和電網(wǎng)頻率是完全解耦的，另外風(fēng)電機(jī)組一般處于最大功率運(yùn)行狀態(tài)，沒(méi)有預(yù)留的備用功率。帶來(lái)的結(jié)果是風(fēng)電機(jī)組不能給電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)作出貢獻(xiàn)，大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)或負(fù)荷的大幅擾動(dòng)都會(huì)給電力系統(tǒng)的頻率帶來(lái)較大的挑戰(zhàn)。因此，有必要對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)特性進(jìn)行深入的研究。

為解決風(fēng)電并網(wǎng)的頻率穩(wěn)定問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)風(fēng)電機(jī)組參與頻率調(diào)節(jié)的控制策略進(jìn)行了大量的研究。其中最為有效的風(fēng)電機(jī)組調(diào)頻控制策略就是基于虛擬慣性和槳距角的聯(lián)合控制策略，后續(xù)的很多研究是在該策略上進(jìn)行的深入探討。此類(lèi)風(fēng)電調(diào)頻控制策略的研究對(duì)象都是風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部的控制策略，在頻率調(diào)節(jié)方面也能取得一定的改善效果。然而，卻很少有大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的研究。

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)模型的機(jī)組都是火電機(jī)組，大規(guī)模風(fēng)電的接入使得該模型已不再適用。因此，為深入研究大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)特性，那么很有必要建立含風(fēng)電的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種適用于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型，能夠快速、精確地評(píng)估電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)特性。

技術(shù)方案：本發(fā)明一方面公開(kāi)了含風(fēng)電的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型建立方法，包括如下步驟：

(1)假設(shè)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組類(lèi)型是火電機(jī)組，將占系統(tǒng)總發(fā)電量比例為ρ的風(fēng)電機(jī)組代替同等容量的火電機(jī)組接入電網(wǎng)；

(2)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組采用虛擬慣性和槳距角減載的頻率輔助控制策略，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，并采用小信號(hào)分析方法，建立風(fēng)電機(jī)組的降解動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)模型；

(3)根據(jù)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)模型和建立的風(fēng)電機(jī)組降解動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)模型，建立計(jì)及風(fēng)電調(diào)頻的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型。

步驟(2)中風(fēng)電機(jī)組的功率變化量為：

其中s為拉普拉斯算子，v為實(shí)時(shí)的風(fēng)速，△v(s)為風(fēng)速變化量；△f(s)為頻率變化量，中間參數(shù)為：

上式中R_w和k_w是虛擬慣性控制的參數(shù)，ω是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，k_p是風(fēng)能最大利用系數(shù)；k_C是風(fēng)能利用系數(shù)對(duì)葉尖速比的偏導(dǎo)數(shù)，C_Pref是風(fēng)能利用系數(shù)的參考值，λ_ref是葉尖速比的參考值，k_β是風(fēng)能利用系數(shù)對(duì)槳距角的偏導(dǎo)數(shù)，k_b是槳距角控制的比例系數(shù)，H_w是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)。