[發(fā)明專利]基于電壓穩(wěn)定性分析的能源基地風火電占比確定方法

有效

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• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107658907B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 張海波;張琳雅;魏一汀
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學;國網(wǎng)新疆電力公司經(jīng)濟技術研究院
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了一種基于電壓穩(wěn)定性分析的能源基地風火電占比確定方法。利用風電大規(guī)模并網(wǎng)后風電功率受風速、風力等影響極大，具有隨機性、波動性、間歇性的特點，不像傳統(tǒng)電源那樣易于控制，會對電網(wǎng)中能源基地送端系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量、短路容量等產(chǎn)生影響，采用了一種通過分析送端系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性確定能源基地風火電占比的方法。本方法不僅能明確能源基地的風火電占比，使得送端盡可能大比例的接入風電，又能保證整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，對于今后更大規(guī)模的發(fā)展風電等可再生能源都是十分必要的。

技術領域

本發(fā)明屬于電網(wǎng)穩(wěn)定運行檢測與評估技術領域，主要應用于能源基地風電和火電占比分配問題，具體涉及基于電壓穩(wěn)定性分析的能源基地風火電占比確定方法。

背景技術

到目前為止，國內(nèi)外對風火打捆高壓直流外送系統(tǒng)送端能源基地的風火電占比問題的研究方法，大多從送端系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析入手。電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的研究方法大致可以歸納為最大傳輸功率法、靈敏度分析法、潮流多解法和雅可比矩陣奇異法(特征值分析法)四大類方法。具體介紹如下：

1)最大傳輸功率法：以傳輸功率的極限狀態(tài)作為靜態(tài)電壓穩(wěn)定的極限狀態(tài)，以有功或無功功率的最大值作為判據(jù)，這里的最大功率對應于P-V或Q-V曲線的頂點。

2)靈敏度分析法：通過計算在某一干擾下系統(tǒng)變量對擾動的靈敏度來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這一方法計算量小且概念明確，適于分析簡單系統(tǒng)，因此在早期研究中得到了廣泛應用，現(xiàn)在已不是電壓靜穩(wěn)定性分析的主要手段，但是可用于確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和無功補償裝置的安裝位置等。

3)潮流多解法：系統(tǒng)潮流方程是一組非線性二階方程，解的個數(shù)和負荷水平有關，以一個穩(wěn)定解和一個不穩(wěn)定解的形式成對出現(xiàn)。隨著負荷的加重，解的個數(shù)也成對減少，當系統(tǒng)接近極限時只剩下一對關于奇異點對稱的解，它們會在極限點處融合為一個解。這樣可以把解的存在性和個數(shù)與系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性和到極限點的距離相結(jié)合，以潮流方程研究靜態(tài)穩(wěn)定。但是因為缺乏有效的多解算法，實際應用不多。

4)雅可比矩陣奇異法(特征值分析法)：物理意義上的最大傳輸功率點就是電壓穩(wěn)定臨界點；在數(shù)學意義上，該點是潮流方程雅可比矩陣的奇異點。矩陣的奇異程度(系統(tǒng)到極限的距離)可以由最小奇異值來反映。特征值分析法中的特征向量和最小奇異值功能相同，兩種方法可歸為一類。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種基于電壓穩(wěn)定性分析的能源基地風火占比確定方法，利用風電大規(guī)模并網(wǎng)后風電功率受風速、風力等影響極大，具有隨機性、波動性、間歇性的特點，不像傳統(tǒng)電源那樣易于控制，會對電網(wǎng)中能源基地送端系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量、短路容量等產(chǎn)生影響，采用了一種通過分析送端系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性確定能源基地風火電占比的方法。該方法的基本思想是考慮風電大規(guī)模接入后對系統(tǒng)的短路容量造成影響，選取電壓評估指標有效短路比，推導出有效短路比與風電比例的關系式，考慮直流系統(tǒng)接入后對短路比提出的相關要求，求得滿足此要求的風火電比例。所述方法主要包括以下幾個步驟：

(1)得出風電加入的有效短路比

給出能源基地僅含火電同步機組時傳統(tǒng)意義上的短路比表達式，當考慮風電機組加入后，利用有效短路比作為評估系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的指標，通過在原有短路比的定義式中加入風電場的短路容量和并聯(lián)電容、同步調(diào)相機的無功修正項，得到有效短路比的定義式。

(2)確定最小短路比值

由于本方法研究的系統(tǒng)為風火打捆高壓直流外送系統(tǒng)，當直流孤島系統(tǒng)的接入，需要考慮維持直流孤島送電規(guī)模、送端系統(tǒng)工頻過電壓、送端系統(tǒng)電壓波動等三方面對短路比的要求。通過綜合考慮三方面的要求，確定滿足規(guī)定的最小短路比取值。

(3)得出滿足要求的風電比例

根據(jù)定義的加入風電后有效短路比的計算式，并且結(jié)合直流系統(tǒng)接入時對短路比提出的相關要求，該有效短路比也必須滿足，可得出滿足此要求下的風火電比例表達式。