[發明專利]研究高滲透率新能源電力系統的實驗裝置和方法

在審

• 申請號: 201810134504.0
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108414831A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 黃永章
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發明公開了屬于新能源電力系統技術領域的一種研究高滲透率新能源電力系統的實驗裝置和方法。所述實驗裝置由驅動電源和MGP系統組成，驅動電源分別與MGP系統和本地負荷相連，MGP系統連接電網和負載；其中MGP系統的同步電動機通過機械連接與同步發電機相連，組成同步電機對通過并網端并入電網，MGP系統還包括測量裝置，聯接到同步電機對測量點；所述方法包括：研究高滲透率新能源電力系統中多換流器的并聯運行；研究系統的慣性和頻率穩定性、電壓穩定性、小干擾穩定和阻尼、暫態功角穩定、MGP系統并網和離網特性、新能源的諧波。本發明為研究高滲透率新能源電力系統提供了一種有效的實驗裝置及方法，也可用于研究高度電力電子化的電力系統的一系列特性。

技術領域

本發明屬于新能源電力系統技術領域，尤其涉及一種研究高滲透率新能源電力系統的實驗裝置和方法。

背景技術

面對化石能源減少和環境污染的雙重壓力，開發利用可再生能源優化調整能源結構，已經成為推動全球能源-經濟-環境可持續發展的方向。人們普遍把新能源電力在電網系統所占比例稱為新能源電力的滲透率，在本發明中，高滲透率電網是指有高比例新能源電力接入的電網系統，低滲透率電網是指僅有低比例新能源電力接入的電網系統。人們已經通過實踐認識到，低滲透率的電網系統和零滲透率的電網系統的表現比較接近，而高滲透率的電網系統和零滲透率的電網系統有非常大的區別，需要認真加以研究。與傳統的以同步發電機為主的電力系統不同，高滲透率新能源電力系統使用了大量的電力電子逆變器、變頻器、換流器等電力電子裝置，保持系統的穩定運行變得困難或者非常困難，由此也導致了嚴重的棄風、棄光問題，也不利于新能源的消納和傳輸，主要體現在以下幾個方面：一、電力電子裝置的慣性很低，不足以維持系統的頻率穩定性，不足以支撐電網強度；二、電力電子裝置的頻率耐受能力差，如果故障導致的頻率異常過大，會導致新能源大規模脫網；三、電力電子裝置的電壓耐受能力差，新能源容易由于暫態過電壓而大規模脫網；四、電力電子裝置引發中頻帶(5～300Hz)新穩定問題，引發次同步和超同步振蕩；五、大量電力電子裝置并聯運行時會產生環流，以及并聯運行的控制參數協調整定等問題會導致高滲透率新能源電網穩定性降低，增加新能源發電場脫網概率。因此對高滲透率新能源電力系統進行實驗研究是十分必要的。目前國內外對新能源電力系統的研究幾乎都是仿真研究，而仿真中的新能源滲透率都不高，尤其在高滲透率電力系統的實驗系統研究方面的滲透率幾乎為零，當前的高滲透率電網仿真模型也幾乎沒有超過50％的滲透率，距離100％滲透率還相差甚遠。特別是，高滲透率電力系統的實驗方面的研究幾乎為零，上述的仿真研究由于無法進行實驗驗證而顯得說服力有限。因此，目前需要構建一個有效的研究高滲透率電力系統的實驗裝置。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種研究高滲透率新能源電力系統的實驗裝置和方法，其特征在于，

一種研究高滲透率新能源電力系統的實驗裝置，包括：驅動電源1和MGP系統2；

所述驅動電源1與MGP系統2和本地負荷5相連接，所述MGP系統2與電網3和負載4相連接；

所述驅動電源1為模擬真實光伏發電和風力發電特性的模擬系統，或光伏、風電新能源的真實系統；

當驅動電源1為模擬系統時，由若干個電力電子裝置以并聯的方式與MGP系統2相連，共同驅動MGP系統2，其中，每個電力電子裝置由電源和換流器組成；所述電源為直流電源或交流電源，換流器為逆變器或變頻器；

當驅動電源1為真實系統時，該驅動電源1為風機和換流器構成的風力發電系統，或光伏發電板和換流器構成的光伏發電系統，或電池和換流器構成的儲能發電系統，或上述發電系統的不同組合。

所述MGP系統2由源端201、同步電動機202、機械連接203、同步發電機204、并網端205和測量裝置206組成，