一种电网调频极限分析方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种电网调频极限分析方法及系统，包括：基于电网运行参数集合获取区域电网调频模型，基于所述区域电网调频模型得到电网频率偏差；基于所述电网频率偏差得到区域电网传递函数；通过绘制所述区域电网传递函数的幅频特性计算得到电网调频极限。本发明专利技术通过采用区域电网调频模型计算调频极限，减少风电等新能源出力间歇性和随机性对区域电网频率的影响，有效量化区域电网的调频能力。有效量化区域电网的调频能力。有效量化区域电网的调频能力。

【技术实现步骤摘要】
一种电网调频极限分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及电网分析
，尤其涉及一种电网调频极限分析方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，以风电为代表的新能源装机迅速提高，但是风电出力随机性导致电源侧功率波动加剧，在仅靠传统机组调频的情况下，当等效负荷波动超过调频极限时，传统机组的调频能力将不足以平衡等效负荷波动量，会产生调频功率缺额，导致频率偏差超过电网允许范围，严重威胁电网频率安全。
[0003]因此，为加强风电可调度性和电网频率安全性，需要提出一种新的针对电网调频极限进行分析的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种电网调频极限分析方法及系统，用以解决现有技术中存在的缺陷。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种电网调频极限分析方法，包括：
[0006]基于电网运行参数集合获取区域电网调频模型，基于所述区域电网调频模型得到电网频率偏差；
[0007]基于所述电网频率偏差得到区域电网传递函数；
[0008]通过绘制所述区域电网传递函数的幅频特性计算得到电网调频极限。
[0009]在一个实施例中，所述基于电网运行参数集合获取区域电网调频模型，基于所述区域电网调频模型得到电网频率偏差，具体包括：
[0010][0011]其中，ΔF(s)为电网频率偏差，ΔP
equL
(s)为等效负荷波动，ΔP
G
(s)为机组调频出力，M为电网惯性时间常数，D为负荷阻尼系数，s为拉普拉斯算子。
[0012]在一个实施例中，所述基于所述电网频率偏差得到区域电网传递函数，具体包括：
[0013]分别获取所述区域电网调频模型中的一次调频出力ΔP1(s)、二次调频出力ΔP2(s)、机组调频出力ΔP
G
(s)和机组传递函数G
g
(s)的表达式集合：
[0014][0015]其中，ΔP
L
(s)为负荷波动，ΔP
G
(s)为机组调频出力，ΔP1(s)为一次调频出力，ΔP2(s)为二次调频出力，ΔP
W
(s)为风电波动，ΔF(s)为电网频率偏差，K
G
为机组单位调节功率，T
g
为火电机组调速器时间常数，F
HP
为汽轮机再热器增益；T
RH
为再热器时间常数；T
CH
为汽
轮机时间常数，G
g
(s)为机组传递函数，β0为电力系统偏差系数，K
p
、K
I
为控制器比例积分参数，s为拉普拉斯算子；
[0016]将所述表达式集合代入所述电网频率偏差，得到所述区域电网传递函数H(s)：
[0017][0018]其中，K
d
为传统机组调频死区对频率的影响系数。
[0019]在一个实施例中，由所述电网频率偏差和所述区域电网传递函数得到所述等效负荷波动：
[0020][0021]其中，ΔP
equL
(s)为等效负荷波动，ΔF(s)为电网频率偏差，H(s)为区域电网传递函数。
[0022]在一个实施例中，设置电网允许的频率波动范围[
‑
ΔF1(s),ΔF1(s)]，将所述频率波动范围代入所述等效负荷波动，得到电网可承受等效负荷波动
[0023][0024]其中，为电网可承受等效负荷波动，|H(s)|
max
为区域电网传递函数最大值。
[0025]在一个实施例中，所述通过绘制所述区域电网传递函数的幅频特性计算得到电网调频极限，具体包括：
[0026]将所述频率波动范围[
‑
ΔF1(s),ΔF1(s)]设为频率波动最大范围[
‑
ΔF(s)
max
,ΔF(s)
max
]时，得到最大可承受等效负荷波动
[0027][0028]其中，为最大可承受等效负荷波动标幺值。
[0029]在一个实施例中，所述通过绘制所述区域电网传递函数的幅频特性计算得到电网调频极限，还包括：
[0030]将所述最大可承受等效负荷波动标幺值换算为有名值：
[0031][0032]其中，P
base
为基准功率；为调频极限上限，等于最大可承受等效负荷波动上限；为调频极限下限，等于最大可承受等效负荷波动下限。
[0033]第二方面，本专利技术还提供一种电网调频极限分析系统，包括：
[0034]第一处理模块，用于基于电网运行参数集合获取区域电网调频模型，基于所述区
域电网调频模型得到电网频率偏差；
[0035]第二处理模块，用于基于所述电网频率偏差得到区域电网传递函数；
[0036]第三处理模块，用于通过绘制所述区域电网传递函数的幅频特性计算得到电网调频极限。
[0037]第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述电网调频极限分析方法的步骤。
[0038]第四方面，本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述电网调频极限分析方法的步骤。
[0039]本专利技术提供的电网调频极限分析方法及系统，通过采用区域电网调频模型计算调频极限，减少风电等新能源出力间歇性和随机性对区域电网频率的影响，有效量化区域电网的调频能力。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1是本专利技术提供的电网调频极限分析方法的流程示意图；
[0042]图2是本专利技术提供的区域电网调频模型图；
[0043]图3是本专利技术提供的幅频特性曲线图；
[0044]图4是本专利技术提供的75MW等效负荷波动下的频率波动曲线图；
[0045]图5是本专利技术提供的电网调频极限分析系统的结构示意图；
[0046]图6是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0047]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0048]针对现有技术的不足，本专利技术以日前调度为研究背景，利用区域电网调频模型计算调频极限，采用Matlab进行算例仿真，分析所提方法和模型的有效性。
[0049]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网调频极限分析方法，其特征在于，包括：基于电网运行参数集合获取区域电网调频模型，基于所述区域电网调频模型得到电网频率偏差；基于所述电网频率偏差得到区域电网传递函数；通过绘制所述区域电网传递函数的幅频特性计算得到电网调频极限。2.根据权利要求1所述的电网调频极限分析方法，其特征在于，所述基于电网运行参数集合获取区域电网调频模型，基于所述区域电网调频模型得到电网频率偏差，具体包括：其中，ΔF(s)为电网频率偏差，ΔP
equL
(s)为等效负荷波动，ΔP
G
(s)为机组调频出力，M为电网惯性时间常数，D为负荷阻尼系数，s为拉普拉斯算子。3.根据权利要求2所述的电网调频极限分析方法，其特征在于，所述基于所述电网频率偏差得到区域电网传递函数，具体包括：分别获取所述区域电网调频模型中的一次调频出力ΔP1(s)、二次调频出力ΔP2(s)、机组调频出力ΔP
G
(s)和机组传递函数G
g
(s)的表达式集合：其中，ΔP
L
(s)为负荷波动，ΔP
G
(s)为机组调频出力，ΔP1(s)为一次调频出力，ΔP2(s)为二次调频出力，ΔP
W
(s)为风电波动，ΔF(s)为电网频率偏差，K
G
为机组单位调节功率，T
g
为火电机组调速器时间常数，F
HP
为汽轮机再热器增益；T
RH
为再热器时间常数；T
CH
为汽轮机时间常数，G
g
(s)为机组传递函数，β0为电力系统偏差系数，K
p
、K
I
为控制器比例积分参数，s为拉普拉斯算子；将所述表达式集合代入所述电网频率偏差，得到所述区域电网传递函数H(s)：其中，K
d
为传统机组调频死区对频率的影响系数。4.根据权利要求3所述的电网调频极限分析方法，其特征在于，由所述电网频率偏差和所述区域电网传递函数得到所述等效负荷波动：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红野，刘建平，何俐，徐飞，陈磊，闵勇，郝玲，贾天下，郭越，林雪龙，马婧，侯涛，李翠萍，李军徽，安佰慧，杨维湘，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：