[發明專利]一種用于確定電力系統新能源最大占比的方法及系統

有效

• 申請號: 201910973713.9
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110912152B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 汪夢軍;馬士聰;王鐵柱;張曦;曾思成;郭劍波;趙兵;王姍姍;王天昊;于光耀;崇志強
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網天津市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/46;H02J3/40
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

本發明公開了一種用于確定電力系統新能源最大占比的方法及系統，屬于電力系統運行控制技術領域。本發明方法，包括：根據新能源電力系統建立單機系統模型；確定新能源發電機單機模型向母線注入功率、同步發電機單機模型向母線注入電磁功率、電力系統負荷吸收電磁功率及新能源占比的關系式；確定新能源發電機單機模型可以平衡掉的不平衡功率；根據確定同步發電機單機模型需要提供的平衡不平衡功率的調節功率；確定能源電力系統新能源占比。本發明可以在保證計算結果準確性的同時，簡化分析計算難度，具有較高的工程適用性，可以有效保障電網的安全、穩定運行。

技術領域

本發明涉及電力系統運行控制技術領域，并且更具體地，涉及一種用于確定電力系統新能源最大占比的方法及系統。

背景技術

能源危機使得人們對新能源的研究和利用越來越重視，而新能源發電是利用新能源的主要途徑。新能源發電機組不同于傳統同步發電機組，由于加入了變流器控制環節，實現了機電解耦，其穩定特性發生改變。中國的新能源發電比例正逐漸提高，并將繼續提高。大規模新能源發電替代傳統同步機組發電后，會引起電力系統頻率穩定特性的改變。新能源發電占比提高后，系統對頻率的暫態支撐能力變弱、穩態調節能力降低，其本質原因為電網慣量水平和調頻容量相對下降，導致頻率穩定問題突出。隨著新能源比例的不斷提高，系統需要新能源具有一定的調頻能力。對應此需求，目前已有新能源機組廠家著手生產具有一定調頻能力的新能源機組。研究考慮新能源具有頻率調節能力時，為保證電力系統穩態頻率穩定，系統最大可消納的新能源比例，具有重要工程和實踐意義。

電力系統是典型的高階非線性系統，在建立各個模型的詳細數學模型后，可以利用全狀態時域仿真法進行數值求解，全面地得到系統的頻率動態響應特性。但全狀態時域仿真法計算量大，一般只適用于離線分析。目前有方法實現了電力系統在擾動后的穩態頻率快速計算，但現有方法中均未考慮新能源發電的接入對穩態頻率計算的影響，也未考慮新能源參與系統調頻對穩態頻率計算的影響，更未曾考慮新能源參與調頻時系統最大可接納的新能源比例的上限問題。無法應對和解決我國新能源發電占比越來越多、頻率穩定越來越突出的現實問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種用于確定電力系統新能源最大占比的方法，包括：

根據新能源電力系統建立新能源發電機單機模型及同步發電機單機模型；

確定新能源發電機單機模型向母線注入功率P_r，同步發電機單機模型向母線注入電磁功率P_s，電力系統負荷吸收電磁功率P_L，以及確定P_L、P_r和P_s與新能源占比k的關系式；

當母線注入電磁功率實時平衡，穩態時，確定P_s+P_r＝P_L；

當負荷吸收電磁功率變化量為ΔP，ΔP＝αP_L，新能源發電最大可提供補償不平衡功率的量為β倍的發電功率，且不平衡功率為α，αβ0時確定新能源單機模型平衡掉的不平衡功率ΔP₁；當新能源單機模型平衡掉的不平衡功率ΔP₁不能滿足需補償的不平衡功率時，根據ΔP₁確定同步發電機單機模型需要提供的平衡不平衡功率的調節功率αP_L-ΔP₁＝(α+βk)P_L；

根據調節功率αP_L-ΔP₁＝(α+βk)P_L確定改變同步機發電機單機模型的轉子轉速ω，根據所述轉子轉速ω確定電力系統功率波動后頻率偏差，根據所述電力系統功率波動后頻率偏差確定能源電力系統新能源占比k。

可選的，根據所述轉子轉速ω確定電力系統功率波動后頻率偏差，具體為：