[發明專利]一種大規模風電并網情況下電力系統慣性常數的測量方法

在審

• 申請號: 202210370070.0
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114665506A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 葉鵬;楊宏宇;張政斌;李天岳;魏靖曉;關多嬌;邵旸棣;王子赫;米偉銘;馮悅新;李澤政;尹元科;李振嘉;吳錦銘;陳弈先;鄒存宇;陸銘陽
• 申請（專利權）人: 沈陽工程學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/48
• 代理公司: 北京深川專利代理事務所(普通合伙) 16058
• 代理人: 李煥煥

本發明是一種大規模風電并網情況下電力系統慣性常數的測量方法，屬于電網運行與參數測量領域，包括以下步驟：1)獲取系統擾動變化量；2)建立風電場有功變化模型；3)建立同步發電機有功變化模型；4)同時考慮風電場和同步電機的慣性響應建立目標函數；5)分別建立同步發電機與風電場的約束條件；6)求解風電場慣性時間常數與同步機慣性時間常數；7)計算考慮風電場加入后電力系統時間常數。本發明采用的電力系統慣性常數的測量方法，能夠有效和準確的進行電力系統慣性常數的測量方法，為電力系統慣性常數的測量方法的準確測量供技術依據和實用方法。

技術領域

本發明涉及一種大規模風電并網情況下電力系統慣性常數的測量方法，特別涉及一種電力系統中存在大規模風電情況下的電力系統慣性時間常數的測量方法，屬于電網運行與參數測量領域。

背景技術

現如今為滿足可持續發展及碳排放等政策要求。風電光伏等新能源發電發展迅速，部分地區新能源裝機容量已達到總體裝機容量的一半以上。由此可見，新能源發電已呈現出大規模，高增速的發展趨勢。但與之而來，隨著新能源大量滲透、直流輸電工程持續投運和電力電子負荷日益增加，國內許多電網饋入的換流器數量和容量快速攀升，正逐漸演變為換流器高占比電力系統。換流器并網是實現高比例新能源消納和電力大規模遠距離輸送的有效方式。然而，由于風電、光伏、直流等非同步電源均通過電力電子換流器和電網接口，常規控制下其傳輸功率與電網頻率解耦，不能主動向系統提供慣量支撐，“源–網–荷”換流器的全鏈條、規模化并網將替代相當比例的常規同步電源。這將大幅降低系統轉動慣量水平，嚴重削弱系統在有功擾動下的慣量支撐和頻率調節能力。

在風電場接入電網時，會給電力系統帶來不同程度的沖擊危害，如風機發出的功率，很大程度上依賴于風速，但是風速是時刻不停的變化，因此風機并網要時刻根據風速的變化來調整自己的控制，最終以獲得最大的風能輸出為目的；因此，以風力發電為主要代表的間歇式新能源發電系統，它們的功率輸出一般都是隨機波動性的，不但對電力系統穩定性會產生不利影響，也對原有電網安全運行構成威脅。

風電的裝機比例被電網約束限制在一定范圍內，因為風電場利用占地面積大，往往位于遠離負荷中心的偏遠地區。目前保障風電消納和利用效率的并網和儲能等關鍵技術還沒有取得突破性的進展；同時遠距離送電又很大程度上降低了風電利用的經濟性，故在極端情況下，會限制新能源發電，造成“棄電”現象。目前風力發電技術手段的缺陷還會在很長時間內影響其健康發展，風電并網會對電網產生沖擊，在風力發電在電網滲透率較低和沒有集中接入電網時對電網影響不大，可以不重點考慮。然而，隨著風力發電裝機比例的不斷擴大，形成大規模集中接入電網時，其對電網的影響將會增大到不能忽略的地步。大規模集中接入的風力發電場站會對當地電網的電壓和頻率穩定性、電能質量、調度運行等產生極端不利的影響。特別是電網發生瞬時故障時，將導致大規模的風力發電站解列，從而風力發電場站不能維持電網的電壓穩定和頻率穩定，那么后果將不可估量。所以，大規模集中并入電網的風力發電場站，電網需要在系統慣量方面有著嚴格的規定保證電力系統慣量充足，滿足電網的穩定需求。

解決問題的關鍵是如何處理傳統電網中未考慮的大規模風電場站慣量，由于風電機組經過換流器等電力電子設備接入電網，無法提供同步發電機的旋轉慣量，因此測量風力發電廠的虛擬慣量成為電力系統慣量測量的一個關鍵問題。

本發明的目的在于解決現有技術存在的上述問題，通過分別考慮風電場機組的慣量時間常數和同步發電機慣性時間常數。通過發生擾動后的功率平衡計算系統慣性時間常數。本發明采用的方法，能夠更有效和可靠的進行有含大規模風電場的電力系統慣性時間常數測量，為有源配電網與大電網的協調運行和控制提供技術依據和實用化方法。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的上述問題，提供一種可靠且有效的大規模風電并網情況下電力系統慣性常數的測量方法。本發明采用的這種慣性常數的測量方法，考慮測量過程中風電場對擾動的響應，能夠更有效和可靠的進行電力系統慣性常數的測量，為大規模風電并網情況下電力系統慣性常數的測量提供技術依據和實用方法。

本發明采用的技術方案是：