[發明專利]基于深度調峰狀態下的保持低慣性電網頻率穩定的方法

有效

• 申請號: 202011413901.5
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112531742B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 胡尊民;劉克天;朱志瑩;于國強;史毅越;湯可怡;劉娜娜;楊小龍;肖新宇;高愛民;殳建軍;張天海
• 申請（專利權）人: 江蘇方天電力技術有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發明涉及電力傳輸領域，公開了一種基于深度調峰狀態下的保持低慣性電網頻率穩定的方法。將深度調峰運用到低慣性電網中來改善系統的性能。首先建立了關于系統的頻率響應的模型，并根據該模型對計及滲透率和深度調峰狀態下的低慣性系統的頻率模型在頻域及時域方面進行分析研究。并且，還針對系統的低慣性提出了在慣性不足的情況下，風電以虛擬同步的方式參與頻率調節。最后，通過區域系統模型仿真對其進行驗證，確定了對于低慣性電網在深度調峰狀態下運行以改善系統性能的可行性。

技術領域

本發明涉及電力傳輸領域，尤其涉及一種基于深度調峰狀態下的保持低慣性 電網頻率穩定的方法。

背景技術

頻率是電力系統的重要參數，是電力系統運行中安全穩定監控、分析的重要 指標。對系統在擾動情況下頻率響應的分析與研究對于維持系統穩定安全運行意 義重大。

近年來，新能源被大量開發和利用，并且隨著電力電子器件的發展，大量的 新能源發電通過電力電子器件而接入電網中，這將會導致系統的慣性降低，增加 了系統在嚴重不平衡有功擾動下發生頻率失穩的風險。而注入新能源的電網缺乏 可靠的慣性響應主要體現在：第一，新能源自身不存在機械轉動慣量；第二，新 能源自身存在機械轉動慣量，但是難以響應電網的頻率擾動，即有效轉動慣量較 低。另外，根據國家現行標準，光伏和風機換流器的頻率耐受范圍為48Hz～50Hz， 這就增加了新能源機組在電網頻率異常時的脫網風險，并有可能引發嚴重的連鎖 性故障。

發明內容

為了克服現有技術不足，本發明提供了一種基于深度調峰狀態下的保持低慣 性電網頻率穩定的方法。將深度調峰運用到低慣性電網中來改善系統的性能。首 先建立了關于系統的頻率響應的模型，并根據該模型對計及滲透率和深度調峰狀 態下的低慣性系統的頻率模型在頻域及時域方面進行分析研究。并且，還針對系 統的低慣性提出了在慣性不足的情況下，風電以虛擬同步的方式參與頻率調節。 最后，通過某區域系統模型仿真對其進行驗證，確定了對于低慣性電網在深度調 峰狀態下運行以改善系統性能的可行性。

本發明通過如下技術方案實現：本發明提出了一種基于深度調峰狀態下的保 持低慣性電網頻率穩定的方法，包括如下步驟：

步驟1、分析功率缺額時頻率的綜合控制策略，建立電力系統頻率低階的線 性模型，采用等值模型法中的SFR模型；

步驟2、建立新能源滲透率的頻率模型，需要在步驟1的模型基礎上引入變 量滲透率；

步驟3、根據上述模型滲透率對低慣性系統的頻率穩定性進行分析；

步驟4、根據上述模型對深度調峰狀態下的低慣性系統的頻率穩定性進行分 析；

步驟5、針對系統的低慣性提出了風電以虛擬同步的方式參與頻率調節；

步驟6、通過仿真對其進行驗證，確定了低慣性電網在深度調峰狀態下運行 以改善系統穩定性的可行性。

進一步，上述步驟1還包括如下具體步驟：

步驟1-1、電力系統頻率模型是一個閉環控制系統，主要包括同步發電機(火 電機和發電機)與負荷、原動機(渦輪機)及其調速器；

設發電機-負荷的功率差(VP_m-VP_D)與頻率波動Δf之間的關系，可由式(1)的搖擺微分方程進行描述：

ΔP_m(s)-ΔP_D(s)＝2HsΔf(s)+DΔf(s) (17)；

式中：Δf(s)為頻率波動；ΔP_m(s)為發電機機械功率變化量；ΔP_D(s)為負荷功率變化量；H為慣性系數；D為負荷阻尼系數；