自同步电压源型新能源场站的优化方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种自同步电压源型新能源场站的优化方法、系统及存储介质，本发明专利技术根据新能源场站短路比，确定高短路比新能源场站和低短路比新能源场站，将低短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行，将约束故障下暂态被动切换为电流源低穿控制运行风险低的高短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行，基于当前弃风弃光量，以提高关键断面输电能力裕度为目标，优化自同步电压源模式运行新能源场站的发电量与备用容量，可有效提升电网关键断面输电能力裕度，有利于降低新能源场站弃风弃光量。弃光量。弃光量。

【技术实现步骤摘要】
自同步电压源型新能源场站的优化方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及一种自同步电压源型新能源场站的优化方法、系统及存储介质，属于电力系统及其自动化


技术介绍

[0002]资源与负荷需求逆向分布的特点决定了大基地、远距离特高压直流(Ultra High Voltage Direct Current，UHVDC)送出是大规模风电资源开发利用的主导形式之一。UHVDC送端配套高比例风电接入导致送端网架愈发薄弱，系统故障引发的直流换相失败、闭锁、再启动均能造成送端交流暂态过电压，其中以换相失败最为严重。随着近区风电出力增加，直流故障下的暂态过电压情况逐步恶化，引发大规模风电机组过电压保护脱网，严重制约UHVDC送出能力，造成“风电出力越大、直流送电能力越小”的运行矛盾。一方面，直流输送功率越大，直流正常运行消耗的无功功率越大，换相失败后无功盈余越多，近区暂态过电压越严重，风电机组脱网的概率越大；另一方面，风电机组并网容量越大，直流近区火电开机会减少，送端系统支撑越薄弱，暂态过电压约束下直流外送功率降低。
[0003]直流送出能力和新能源消纳能力存在着相互制约的关系，从直流工程的角度上看，直流稳态运行方式下的无功需求可以通过投入相应数量的滤波器来满足，但是滤波器的投切特性决定其在电网交直流扰动的暂态过程中无法提供灵活的动态无功支撑，为解决以上问题，目前采取的措施是在直流送端近区配置适当容量调相机进行动态无功补偿，以提高直流送端系统的电压支撑能力。从系统承受扰动冲击的能力角度看，新能源不具备电网主动支撑功能，无法像常规火电机组那样提供充足的支撑能力，大量的新能源替代常规火电机组并网导致送端系统强度不断下降，承受直流换相失败带来的短时功率冲击能力变弱。因此目前电网关键断面输电能力裕度不足，能源场站弃风弃光量高。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种自同步电压源型新能源场站的优化方法、系统及存储介质，解决了
技术介绍
中披露的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]自同步电压源型新能源场站的优化方法，包括：
[0007]根据新能源场站短路比，确定高短路比新能源场站和低短路比新能源场站，并将低短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行；其中，高短路比新能源场站为短路比不低于阈值的新能源场，低短路比新能源场站为短路比低于阈值的新能源场；
[0008]评估高短路比新能源场站以自同步电压源模式运行的风险，将风险小于门槛值的高短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行；其中风险为约束故障下暂态被动切换为电流源低穿控制运行的风险；
[0009]针对自同步电压源模式运行的新能源场站，基于新能源场站的当前弃风弃光量，以提高关键断面输电能力裕度为目标，优化新能源场站的发电量与备用容量。
[0010]在确定高短路比新能源场站和低短路比新能源场站之前，还包括计算新能源场站短路比的步骤，该步骤中计算新能源场站短路比的公式为：
[0011][0012]其中，K
ESCR，i
为新能源场站i的短路比，S
ki
为新能源场站i的短路容量，P
i
为新能源场站i的有功出力，P
j
为新能源场站j的有功出力，n为新能源场站数量，为新能源场站j和新能源场站i之间的电压交互影响系数，z
ii
为新能源场站i自阻抗，z
ji
为新能源场站j和第i个新能源场站i之间的互阻抗。
[0013]评估高短路比新能源场站以自同步电压源模式运行的风险，将风险小于门槛值的高短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行，包括：
[0014]评估约束故障下高短路比新能源场站的机端电压水平；
[0015]基于自同步电压源机组暂态运行特性，绘制不同过流能力水平下自同步电压源机组暂态运行模式的区间分布图；
[0016]根据高短路比新能源场站的当前出力、机端电压水平、以及区间分布图，评估高短路比新能源场站以自同步电压源模式运行的风险，将风险小于门槛值的高短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行。
[0017]评估约束故障下高短路比新能源场站的机端电压水平，包括：
[0018]计算高短路比新能源场站机端节点距约束故障点的电气距离；
[0019]根据电气距离，计算约束故障点对高短路比新能源场站机端节点电压的影响因子；
[0020]根据影响因子，评估高短路比新能源场站机端电压水平。
[0021]影响因子计算公式为：
[0022][0023]其中，S
i1
‑
j1
为约束故障点j1对高短路比新能源场站机端节点i1电压的影响因子，Z
i1j1
为高短路比新能源场站机端节点i1距约束故障点j1的电气距离，I
ki
为高短路比新能源场站机端节点i1的短路电流。
[0024]评估高短路比新能源场站机端电压水平的公式为：
[0025]V
i
′
＝V
i1
‑
S
i1
‑
j1
ΔV
j1
[0026]其中，V
i1
′
为高短路比新能源场站机端节点i1故障后的暂态电压，V
i1
为高短路比新能源场站机端节点i1故障前电压，S
i1
‑
j1
为约束故障点j1对高短路比新能源场站机端节点i1电压的影响因子，ΔV
j1
为约束故障点j1故障前后电压变化量。
[0027]基于自同步电压源机组暂态运行特性，绘制不同过流能力水平下自同步电压源机组暂态运行模式的区间分布图，包括：
[0028]基于自同步电压源机组暂态运行特性，确定不同过流能力水平下自同步电压源机
组暂态运行模式的切换边界电压；
[0029]根据切换边界电压，确定自同步电压源机组暂态运行模式的区间分布，绘制区间分布图。
[0030]切换边界电压计算公式为：
[0031][0032]其中，U为切换边界电压，k
v
为自同步电压源机组无功电压下垂系数，U
N
为自同步电压源机组额定相电压幅值，P
e
为自同步电压源机组有功功率，为自同步电压源机组的额定相电流，S
N
为自同步电压源机组额定容量，U
LN
为自同步电压源机组额定线电压，m为自同步电压源机组过流能力系数。
[0033]自同步电压源型新能源场站的优化系统，包括：
[0034]短路比模块，用以根据新能源场站短路比，确定高短路比新能源场站和低短路比新能源场站，并将低短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行；其中，高短路比新能源场站为短路比不低于阈值的新能源场，低短路比新能源场站为短路比低于阈值的新能源场；
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.自同步电压源型新能源场站的优化方法，其特征在于，包括：根据新能源场站短路比，确定高短路比新能源场站和低短路比新能源场站，并将低短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行；其中，高短路比新能源场站为短路比不低于阈值的新能源场，低短路比新能源场站为短路比低于阈值的新能源场；评估高短路比新能源场站以自同步电压源模式运行的风险，将风险小于门槛值的高短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行；其中风险为约束故障下暂态被动切换为电流源低穿控制运行的风险；针对自同步电压源模式运行的新能源场站，基于新能源场站的当前弃风弃光量，以提高关键断面输电能力裕度为目标，优化新能源场站的发电量与备用容量。2.根据权利要求1所述的自同步电压源型新能源场站的优化方法，其特征在于，在确定高短路比新能源场站和低短路比新能源场站之前，还包括计算新能源场站短路比的步骤，该步骤中计算新能源场站短路比的公式为：其中，K
ESCR，i
为新能源场站i的短路比，S
ki
为新能源场站i的短路容量，P
i
为新能源场站i的有功出力，P
j
为新能源场站j的有功出力，n为新能源场站数量，为新能源场站j和新能源场站i之间的电压交互影响系数，z
ii
为新能源场站i自阻抗，z
ji
为新能源场站j和第i个新能源场站i之间的互阻抗。3.根据权利要求1所述的自同步电压源型新能源场站的优化方法，其特征在于，评估高短路比新能源场站以自同步电压源模式运行的风险，将风险小于门槛值的高短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行，包括：评估约束故障下高短路比新能源场站的机端电压水平；基于自同步电压源机组暂态运行特性，绘制不同过流能力水平下自同步电压源机组暂态运行模式的区间分布图；根据高短路比新能源场站的当前出力、机端电压水平、以及区间分布图，评估高短路比新能源场站以自同步电压源模式运行的风险，将风险小于门槛值的高短路比新能源场站设置为自同步电压源模式运行。4.根据权利要求3所述的自同步电压源型新能源场站的优化方法，其特征在于，评估约束故障下高短路比新能源场站的机端电压水平，包括：计算高短路比新能源场站机端节点距约束故障点的电气距离；根据电气距离，计算约束故障点对高短路比新能源场站机端节点电压的影响因子；根据影响因子，评估高短路比新能源场站机端电压水平。5.根据权利要求4所述的自同步电压源型新能源场站的优化方法，其特征在于，影响因子计算公式为：
其中，S
i1
‑
j1
为约束故障点j1对高短路比新能源场站机端节点i1电压的影响因子，Z
i1j1
为高短路比新能源场站机端节点i1距约束故障点j1的电气距离，I
ki
为高短路比新能源场站机端节点i1的短路电流。6.根据权利要求4所述的自同步电压源型新能源场站的优化方法，其特征在于，评估高短路比新能源场站机端电压水平的公式为：V
i
′
＝V
i1
‑
S
i1
‑
j1
ΔV
j1
其中，V
′
i1
为高短路比新能源场站机端节点i1故障后的暂态电压，V
i1
为高短路比新能源场站机端节点i1故障前电压，S
i1
‑
j1
为约束故障点j1对高短路比新能源场站机端节点i1电压的影响因子，Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玲，徐耀，李威，徐广，黄锡芳，陶泉霖，林文莉，刘福锁，李兆伟，吴雪莲，王玉，杨心刚，关宏，曹博源，杜洋，郭灵瑜，刘琦，孙沛，杨忠光，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司国网上海市电力公司国网甘肃省电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：