[發(fā)明專利]最低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量約束下電網(wǎng)新能源極限接入規(guī)模仿真方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210344669.7
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN114744671A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪辰;王斌;劉兵;袁鵬;趙雄光;李海波;蔣宗南;江坷滕;秦建茹
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司華中分部;清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/48;H02J3/24;G06F30/20;G06F113/04
• 代理公司: 成都時(shí)譽(yù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 李雙

1.最低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量約束下電網(wǎng)新能源極限接入規(guī)模仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基于CloudPSS軟件對IEEE 39節(jié)點(diǎn)新英格蘭系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，使用無慣量光伏機(jī)組逐步按比例替換有慣量的同步發(fā)電機(jī)組，以系統(tǒng)慣量能夠維持頻率穩(wěn)定為必要條件，最終確定電力系統(tǒng)無慣量新能源的最大滲透規(guī)模，為后續(xù)實(shí)際電力系統(tǒng)中最低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量約束下電網(wǎng)新能源極限滲透比例的測算提供實(shí)際支撐仿真計(jì)算方法；

S2、對實(shí)際支撐仿真計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的最低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量約束下電網(wǎng)新能源極限接入規(guī)模仿真方法，其特征在于，步驟S1具體如下：

S101、系統(tǒng)出現(xiàn)功率缺額時(shí)，慣量的變化可以由頻率變化率表示，因此通過觀察系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定狀態(tài)判斷系統(tǒng)慣量的變化，系統(tǒng)頻率處于臨界穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)的慣量值即為最低慣量需求值；

式中，ΔP_H為系統(tǒng)有功功率缺額；H為系統(tǒng)慣性常數(shù)；為系統(tǒng)頻率變化率；S_B為系統(tǒng)總裝機(jī)容量；f_n為系統(tǒng)額定頻率；

在CloudPSS軟件中建立IEEE 39節(jié)點(diǎn)新英格蘭系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，首先將母線Bus30、Bus31、Bus32、Bus36、Bus37上的G10、G02、G03、G07、G08同步發(fā)電機(jī)用同容量光伏機(jī)組替代；光伏機(jī)組替代同步發(fā)電機(jī)輸出有功功率占比如下：

式中，λ為光伏機(jī)組替代同步發(fā)電機(jī)輸出有功功率占比；n為光伏機(jī)組替代同步發(fā)電機(jī)組總數(shù)；P_i為第i臺(tái)光伏機(jī)組替代同步發(fā)電機(jī)有功功率值；P_total為系統(tǒng)中總輸出有功功率；

S102、將母線Bus35上G06發(fā)電機(jī)組設(shè)置在，某時(shí)間點(diǎn)處進(jìn)行切機(jī)動(dòng)作，總仿真時(shí)長為T，觀察系統(tǒng)剩余傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)組頻率變化情況；

S103、若在上述步驟S102發(fā)生切機(jī)事故產(chǎn)生有功功率缺額的擾動(dòng)情況下未出現(xiàn)頻率失穩(wěn)現(xiàn)象，繼續(xù)增加光伏機(jī)組替換同步發(fā)電機(jī)組的比例；

S104、步驟S101基礎(chǔ)上繼續(xù)使用無慣量光伏機(jī)組替換傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組；使用光伏機(jī)組替換母線Bus38上G09發(fā)電機(jī)；同樣，在某時(shí)間點(diǎn)處切去G06發(fā)電機(jī)組，觀察剩余同步發(fā)電機(jī)G04、G05、G01的角頻率變化是否有失穩(wěn)情況；如若系統(tǒng)未失穩(wěn)，繼續(xù)按照上述步驟替換同步發(fā)電機(jī)；

S105、繼續(xù)使用無慣量光伏機(jī)組替換剩余傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)組；將母線Bus33上G04同步發(fā)電機(jī)替換成相同有功出力的光伏機(jī)組，在G06發(fā)電機(jī)發(fā)生切機(jī)擾動(dòng)后，G05、G01傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組角頻率已經(jīng)失穩(wěn)；

S106、根據(jù)空間上目標(biāo)系統(tǒng)慣量值的區(qū)域進(jìn)行光伏機(jī)組替換傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)相應(yīng)容量；進(jìn)行不斷試驗(yàn)，獲得最終最低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量約束下電網(wǎng)新能源極限接入規(guī)模；

S107、更換不同區(qū)域更大容量發(fā)電機(jī)組發(fā)生切機(jī)事故進(jìn)行對比研究；在步驟S101機(jī)組替代的基礎(chǔ)上，增加將Bus35上的G06同步發(fā)電機(jī)替換成光伏機(jī)組，并選擇發(fā)電機(jī)G09做切機(jī)故障模擬，分析在該故障情況下系統(tǒng)最低慣性常數(shù)需求；

S108、首先將步驟S105中G06切機(jī)事故改為有功出力較小的G04發(fā)生切機(jī)擾動(dòng)，然后在Bus31處增加光伏機(jī)組容量，減少相應(yīng)傳統(tǒng)機(jī)組容量，觀察其剩余同步發(fā)電機(jī)頻率變化情況；

S109、根據(jù)上述步驟對比不同情況下系統(tǒng)最低慣量約束下新能源極限接入規(guī)模，可得保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的光伏極限計(jì)入比例。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的最低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量約束下電網(wǎng)新能源極限接入規(guī)模仿真方法，其特征在于，驗(yàn)證實(shí)際支撐仿真計(jì)算方法計(jì)算最低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量約束下新能源并入電網(wǎng)的極限規(guī)模的準(zhǔn)確性，用下式慣性常數(shù)演化估算公式進(jìn)行理論與實(shí)際驗(yàn)證：

根據(jù)式3)計(jì)算出該系統(tǒng)初始慣性常數(shù)H_sys0；

根據(jù)系統(tǒng)慣性常數(shù)在低于一時(shí)間點(diǎn)不足的定義，使用式4)計(jì)算出新能源滲透率k。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的最低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量約束下電網(wǎng)新能源極限接入規(guī)模仿真方法，其特征在于，步驟S101中，母線Bus30、Bus31、Bus32、Bus36、Bus37上的G10、G02、G03、G07、G08同步發(fā)電機(jī)用同容量光伏機(jī)組替代，輸出功率分別為250MW、660MW、650MW、560MW、540MW，總替代功率為2660MW。