一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法技术方案

为了研究超临界机组在高风电渗透率地区的调频能力问题，本发明专利技术提供一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法，属于超临界机组的仿真分析领域。本发明专利技术包括：步骤一：建立超临界机组、风电机组和亚临界机组的协调控制系统及机理模型，并在仅有一次调频、无二次调频的情况下观察各机理模型频差与主蒸汽参数的控制效果，调试出协调控制系统中的配比参数，确定超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递函数；步骤二：根据数学传递函数建立两区域电力系统的调频模型，区域A包括超临界机组、风电机组和亚临界机组，区域B仅包括亚临界机组，区域A和区域B之间频率同步；步骤三：利用建立的两区域电力系统的调频模型和实测数据进行仿真和分析。

A Simulation Method of Frequency Modulation for Two-Area System with Supercritical Units Participating in Wind Power Dissipation

In order to study the frequency modulation capability of supercritical units in high wind power permeability area, the invention provides a simulation method for two-zone system frequency modulation of supercritical units participating in wind power dissipation, which belongs to the field of simulation analysis of supercritical units. The invention comprises the following steps: 1. Establishing the coordinated control system and mechanism model of supercritical unit, wind turbine unit and sub-critical unit, observing the control effect of frequency difference of each mechanism model and main steam parameter under the condition of only primary frequency modulation and no secondary frequency modulation, debugging the proportion parameters in the coordinated control system, and determining the supercritical unit. Mathematical transfer functions of critical units, wind turbines and sub-critical units; Step 2: Establish frequency modulation model of two-area power system based on mathematical transfer functions. Area A includes supercritical units, wind turbines and sub-critical units, and Area B only includes sub-critical units, frequency synchronization between area A and area B; Step 3: The frequency modulation model of the two-area power system and the measured data are used for simulation and analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法
本专利技术涉及一种风电机组、超临界机组和亚临界机组的仿真方法，特别涉及一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法，属于超临界机组的仿真分析领域。
技术介绍
随着环境问题日益严重，可再生能源的开发利用变得日益重要。风电具有天然的波动性和间歇性，给电网调频带来了极大压力。同时由于受发电效率的限制，目前投入运行的风电机组大多数不具备调频能力，使得电力系统内参与调频机组容量大大减少，因此风电渗透率的提升将对电网的频率稳定造成威胁。另一方面，截至2017年，我国煤炭占一次能源消费结构的62％。考虑到火电机组在未来很长一段时间内都是我国电力行业的主要支柱及其良好的调频性能，火电机组成为应对大规模风功率扰动的首选机组。超临界机组由于其在热效率、清洁环保上的优越性成为如今火电机组的发展主流，目前已有超过100台的超临界机组已投入运行或已计划建设，我国预计至2020年时超临界机组的装机容量将占火电装机容量的30％以上。因此，超临界机组的调频能力成为电网是否能够应对大规模风电扰动的重要评价指标。但是，近年来，屡次发生变负荷时超临界机组的主蒸汽温度、压力波动过大，从而导致超临界机组爆管、停运的事件。在风电大规模并网的形势下，超临界机组的运行安全以及经济性问题将不容乐观，需要引起人们的重视。
技术实现思路
为了研究超临界机组在高风电渗透率地区的调频能力问题，本专利技术提供一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法。本专利技术的一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：建立超临界机组、风电机组和亚临界机组的协调控制系统及机理模型，并在仅有一次调频、无二次调频的情况下观察各机理模型频差与主蒸汽参数的控制效果，调试出所述协调控制系统中的配比参数，进而确定超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递函数；步骤二：根据确定的超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递函数建立两区域电力系统的调频模型，两区域包括区域A和区域B，区域A包括超临界机组、风电机组和亚临界机组，区域B仅包括亚临界机组，区域A和区域B之间频率同步；步骤三：利用建立的两区域电力系统的调频模型和实测数据进行仿真和分析。优选的是，两区域电力系统的调频模型包括：区域A的全部机组出力输入区域A汽轮机转子方程获得区域A的输出频率；Ta∑A表示区域A的电网惯性时间常数，βA表示区域A的自平衡系数；区域B的全部机组出力输入区别B汽轮机转子方程获得区域B的输出频率；Ta∑B表示区域B的电网惯性时间常数，βB表示区域B的自平衡系数；区域A的输出频率与区域B的输出频率相减后与2πTAB/s相乘，获得R6；αA1输入至亚临界机组数学传递函数GA1(s)，αA1表示区域A的第一发电机装机容量占区域A电网总容量的比值；风电机组的风电渗透率αw输入至风电机组数学传递函数Gw(s)；RA与αA2相乘后输入至亚临界机组数学传递函数GA2(s)，RA表示区域A扣除基荷机组出力的电网给定负荷指令，αA2表示区域A的第二发电机装机容量占区域A电网总容量的比值，所述亚临界机组数学传递函数GA2(s)不具备调频功能；RA和αA3相乘，获得R1；αA3表示区域A的第三发电机装机容量占区域A电网总容量的比值；区域A的输出频率与相乘进行一次调频，相乘后的结果再分别与区域A的第一发电机装机容量占该区域一次调频机组总装机容量的比值αAf1和区域A的第二发电机装机容量占该区域一次调频机组总装机容量的比值αAf2相乘，获得R2和R3；R3表示超临界机组收到的一次调频信号；RA和αA4相乘，获得R4，αA4表示区域A第四发电机装机容量占区域A电网总容量的比值；将R1和R2相减后输入至亚临界机组数学传递函数GA3(s)，GA3(s)具备一次调频功能、但不具备二次调频功能；区域A的输出频率与BA相乘，相乘后的结果与R6相加，获得区域A的区域控制误差ACEA，BA表示区域A的频率偏差系数；将ACEA与KA/s相乘，获得R5，KA表示区域A的二次调频通道积分器增益系数，将R5与R4相加，再减去R3，结果为超临界机组的给定功率N0，将该给定功率N0输入至超临界机组数学传递函数GA4(s)，GA4(s)具备一次调频功能、二次调频功能；区域A的全部机组出力为：将GA1(s)的输出、GA2(s)的输出、GA3(s)的输出、GA4(s)的输出、Gw(s)的输出和R6求和，再减去区域A中的实际负荷指令区域B的输出频率与BB相乘，获得R7，R7与R6相减，获得区域B的区域控制误差ACEB，BB表示区域B的频率偏差系数，；将ACEB与KB/s相乘，获得R13，KB表示区域B的二次调频通道积分器增益系数；αB1输入至亚临界机组数学传递函数GB1(s)，αB1表示区域B的第一发电机装机容量占区域B电网总容量的比值；RB与αB2相乘后输入至亚临界机组数学传递函数GB2(s)，RB表示区域B扣除基荷机组出力的电网给定负荷指令，αB2表示区域B的第二发电机装机容量占区域B电网总容量的比值，所述亚临界机组数学传递函数GB2(s)不具备调频功能；RB和αB3相乘，获得R9；αB3表示区域B的第三发电机装机容量占区域B电网总容量的比值；区域B的输出频率与相乘进行一次调频，相乘后的结果再分别与区域B的第一发电机装机容量占该区域一次调频机组总装机容量的比值αBf1和区域B的第二发电机装机容量占该区域一次调频机组总装机容量的比值αBf2相乘，获得R10和R11；将R9和R10相减后输入至亚临界机组数学传递函数GB3(s)，亚临界机组数学传递函数GB3(s)具备一次调频功能、但不具备二次调频功能；RB和αB4相乘，获得R12，αB4表示区域B的第四发电机装机容量占区域B电网总容量的比值；将R12与R13相加，再减去R11，结果输入至临界机组数学传递函数GB4(s)，GB4(s)具备一次调频功能、二次调频功能；区域B的全部机组出力为：将GB1(s)的输出、GB2(s)的输出、GB3(s)的输出和GB4(s)的输出求和，再减去区域B中的实际负荷指令和R6。优选的是，步骤一中，超临界机组协调控制系统包括机炉主控制器、锅炉控制器和汽轮机控制器；机炉主控制器根据超临界机组的给定功率N0、锅炉与汽轮机连接处的主汽压pT和机组的输出功率Nt，输出汽轮机负荷指令TM、锅炉负荷指令BM和中间点焓值设定值hjian0；锅炉控制器根据锅炉负荷指令BM、中间点焓值实际值hjian和锅炉主汽温TT，输出给水流量指令Gg、减温水流量Gj和燃烧率指令μB给锅炉；汽轮机控制器根据汽轮机负荷指令TM，输出汽轮机阀门开度Sz给汽轮机调门。优选的是，所述机炉主控制器包括：锅炉与汽轮机连接处的主汽压pT与pT0相减获得ΔpT，ΔpT与汽压-汽轮机配比系数KpT相乘后输入至压差对功差拉回回路；pT0表示锅炉与汽轮机连接处的主汽压设定值；△pT与汽压-锅炉配比系数KpB相乘后，获得ppB；自动发电控制AGC信号和一次调频信号相加后，获得超临界机组的给定功率N0，；在超临界机组的给定功率N0基础上结合焓值-负荷关系表，获得中间点焓值设定值hjian0N0与机组的输出功率Nt相减后，获得△N；△N与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：建立超临界机组、风电机组和亚临界机组的协调控制系统及机理模型，并在仅有一次调频、无二次调频的情况下观察各机理模型频差与主蒸汽参数的控制效果，调试出所述协调控制系统中的配比参数，进而确定超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递传递函数；步骤二：根据确定的超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递传递函数建立两区域电力系统的调频模型，区域A包括超临界机组、风电机组和亚临界机组，区域B仅包括亚临界机组，区域A和区域B之间频率同步；步骤三：利用建立的两区域电力系统的调频模型和实测数据进行仿真和分析。

【技术特征摘要】
1.一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：建立超临界机组、风电机组和亚临界机组的协调控制系统及机理模型，并在仅有一次调频、无二次调频的情况下观察各机理模型频差与主蒸汽参数的控制效果，调试出所述协调控制系统中的配比参数，进而确定超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递传递函数；步骤二：根据确定的超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递传递函数建立两区域电力系统的调频模型，区域A包括超临界机组、风电机组和亚临界机组，区域B仅包括亚临界机组，区域A和区域B之间频率同步；步骤三：利用建立的两区域电力系统的调频模型和实测数据进行仿真和分析。2.根据权利要求1所述的超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法，其特征在于，两区域电力系统的调频模型包括：区域A的全部机组出力输入区域A汽轮机转子方程获得区域A的输出频率；Ta∑A表示区域A的电网惯性时间常数，βA表示区域A的自平衡系数；区域B的全部机组出力输入区别B汽轮机转子方程获得区域B的输出频率；Ta∑B表示区域B的电网惯性时间常数，βB表示区域B的自平衡系数；区域A的输出频率与区域B的输出频率相减后与2πTAB/s相乘，获得R6；αA1输入至亚临界机组数学传递函数GA1(s)，αA1表示区域A的第一发电机装机容量占区域A电网总容量的比值；风电机组的风电渗透率αw输入至风电机组数学传递函数Gw(s)；RA与αA2相乘后输入至亚临界机组数学传递函数GA2(s)，RA表示区域A扣除基荷机组出力的电网给定负荷指令，αA2表示区域A的第二发电机装机容量占区域A电网总容量的比值，所述亚临界机组数学传递函数GA2(s)不具备调频功能；RA和αA3相乘，获得R1；αA3表示区域A的第三发电机装机容量占区域A电网总容量的比值；区域A的输出频率与相乘进行一次调频，相乘后的结果再分别与区域A的第一发电机装机容量占该区域一次调频机组总装机容量的比值αAf1和区域A的第二发电机装机容量占该区域一次调频机组总装机容量的比值αAf2相乘，获得R2和R3；R3表示超临界机组收到的一次调频信号；RA和αA4相乘，获得R4，αA4表示区域A第四发电机装机容量占区域A电网总容量的比值；将R1和R2相减后输入至亚临界机组数学传递函数GA3(s)，GA3(s)具备一次调频功能、但不具备二次调频功能；区域A的输出频率与BA相乘，相乘后的结果与R6相加，获得区域A的区域控制误差ACEA，BA表示区域A的频率偏差系数；将ACEA与KA/s相乘，获得R5，KA表示区域A的二次调频通道积分器增益系数，将R5与R4相加，再减去R3，结果为超临界机组的给定功率N0，将该给定功率N0输入至超临界机组数学传递函数GA4(s)，GA4(s)具备一次调频功能、二次调频功能；区域A的全部机组出力为：将GA1(s)的输出、GA2(s)的输出、GA3(s)的输出、GA4(s)的输出、Gw(s)的输出和R6求和，再减去区域A中的实际负荷指令区域B的输出频率与BB相乘，获得R7，R7与R6相减，获得区域B的区域控制误差ACEB，BB表示区域B的频率偏差系数，；将ACEB与KB/s相乘，获得R13，KB表示区域B的二次调频通道积分器增益系数；αB1输入至亚临界机组数学传递函数GB1(s)，αB1表示区域B的第一发电机装机容量占区域B电网总容量的比值；RB与αB2相乘后输入至亚临界机组数学传递函数GB2(s)，RB表示区域B扣除基荷机组出力的电网给定负荷指令，αB2表示区域B的第二发电机装机容量占区域B电网总容量的比值，所述亚临界机组数学传递函数GB2(s)不具备调频功能；RB和αB3相乘，获得R9；αB3表示区域B的第三发电机装机容量占区域B电网总容量的比值；区域B的输出频率与相乘进行一次调频，相乘后的结果再分别与区域B的第一发电机装机容量占该区域一次调频机组总装机容量的比值αBf1和区域B的第二发电机装机容量占该区域一次调频机组总装机容量的比值αBf2相乘，获得R10和R11；将R9和R10相减后输入至亚临界机组数学...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭钰锋，陈润欣，张冬蕊，王琦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23