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一种计及新能源谐波发射特性的仿射谐波潮流计算方法技术

技术编号:36693907 阅读:30 留言:0更新日期:2023-02-27 20:04
本发明专利技术提供了一种计及新能源谐波发射特性的仿射谐波潮流计算方法,包括以下步骤:步骤1:计及气象条件、死区效应、控制时延、背景谐波的影响,建立风电和光伏的谐波源仿射模型,以准确描述风电和光伏的不确定性谐波发射特性;步骤2:根据新能源发电在不同无功控制策略影响下的功率特性,构建新能源发电的机网接口仿射模型;步骤3:采用基于无功预测

【技术实现步骤摘要】
一种计及新能源谐波发射特性的仿射谐波潮流计算方法


[0001]本专利技术涉及电网电力
,特别涉及一种计及新能源谐波发射特性的仿射谐波潮流计算方法。

技术介绍

[0002]在双碳目标的背景下,以风电、光伏为代表的新能源发电将在电源结构中占据主导地位。新能源发电的运行状态复杂多变,在向电网注入不确定性谐波电流的同时,与电网谐波发生交互作用,对电网的安全稳定运行产生不利影响。传统的确定性谐波潮流算法只针对某一确定工况进行分析和计算,无法全面反映新能源不确定性对电网谐波污染的影响,难以适用于新能源电网的谐波分析,需要深入研究能够计及新能源运行不确定性的谐波潮流算法。
[0003]仿射分析法能够考虑变量间存在的相互依赖关系,从而克服传统区间运算过程中的区间爆炸问题,在电网不确定性谐波计算领域具有较大潜力。然而,目前仿射谐波潮流算法在对新能源谐波特性进行建模时,只采用发射电流的典型频谱近似描述新能源发电的谐波发射特性,而实际上,新能源发电受内部控制环节及外部环境因素的影响具有复杂的不确定性谐波发射特性,通过频谱模型无法准确计算出新能源发电的输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及新能源谐波发射特性的仿射谐波潮流计算方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:计及气象条件、死区效应、控制时延、背景谐波的影响,建立风电和光伏的谐波源仿射模型,以准确描述风电和光伏的不确定性谐波发射特性;步骤2:根据新能源发电在不同无功控制策略影响下的功率特性,构建新能源发电的机网接口仿射模型,以描述新能源发电与并网节点的功率交互过程;步骤3:在仿射Ybus基波潮流迭代求解过程中,加入新能源仿射无功功率的预测

修正环节,求解多机网接口特性影响下电网的基波潮流,获取谐波源的基波运行点;步骤4:将谐波源节点和非谐波源节点分立,采用仿射超松弛迭代法求解新能源电网的不确定性谐波潮流方程,并通过基波和谐波的交替迭代,得到谐波状态量的区间范围。2.根据权利要求1所述的一种计及新能源谐波发射特性的仿射谐波潮流计算方法,其特征在于,双馈风机的谐波源仿射模型具体为:将风速表示为仿射形式,如式(1)所示式中:^表示仿射数;表示仿射风速;v0表示风速中心值;e
w
表示噪声元,表征风速的不确定性;v
w
表示噪声元系数,表征风速波动大小;当工作在最大功率跟踪时,双馈风机的输出功率如式(2)所示;式中:C
pmax

opt

p
)表示最大风能利用系数;λ
opt
表示最优叶尖速比;θ
P
表示桨距角,机组处于最大功率跟踪时取0;A表示扫风面积;ρ表示空气密度;根据最优叶尖速比和风力机角速度的关系,确定感应电机的转子电角速度和定转子转差率分别如式(3)和(4)所示;式中:N
t
表示齿轮箱的增速比;n
p
表示感应电机的极对数;D表示风轮直径;式中:正序分量取减号,负序分量取加号,ω
s
表示定子侧角速度;对转子侧变流器和感应电机定转子电路进行戴维宁等效,得到DFIG定子侧并网等值电压和阻抗的表达式,如式(5)所示;
式中:上标A表示定子静止ABC坐标系的A项分量;R
s
、R
r
、L
s
、L
r
、L
m
分别表示定子电阻、转子电阻、定子漏电感、转子漏电感和电机互感;表示转子基频电流的参考值;s表示拉普拉斯算子;表示转子侧变流器等值输出阻抗,表达式如式(6)所示;式中:j表示虚轴分量;表示将传递函数由同步旋转坐标系变换到定子三相静止坐标系;ω0表示同步角速度;N表示定转子匝数比;G
r
(s)表示转子侧变流器内环电流比例

积分环节的传递函数;G
d
(s)表示变流器采样和控制延时的传递函数;对网侧变流器及出口滤波电感进行戴维宁等效,等值电压和阻抗Z
ioc
如式(7)所示;式中:表示定子侧并网电压;表示网侧变流器基频电流的参考值;L
g
表示网侧变流器出口处的滤波电感;G
g
(s)表示网侧变流器电流环比例积分传递函数;对死区电压进行傅里叶分解,h次死区误差电压的相量表达式如式(8)所示;式中:上标(h)表示h次谐波;h表示谐波次数;T
d
表示死区持续时间;U
dc
表示直流侧电压数值;f
c
表示开关频率;表示死区谐波电压的相角基值,如式(9)所示;式中:和分别表示变流器的有功功率和无功功率;基于式(5)、(7)和(8)建立并网双馈风机的h次谐波等效网络;由叠加定理计算双馈风机注入电网的h次谐波电流如式(10)所示;式中:表示双馈风机的h次谐波等值电流源;表示双馈风机的h次谐波并联等效导
纳;表示新能源发电并网节点的h次谐波电压;由于网侧变流器运行在单位功率因数状态,其死区谐波电压的相角恒定为0,根据(10)可直接求得双馈风机并网谐波电流的仿射表达式。3.根据权利要求1所述的一种计及新能源谐波发射特性的仿射谐波潮流计算方法,其特征在于,光伏发电的谐波源仿射模型具体为:光照强度的仿射表达式如式(11)所示;式中:表示仿射光照强度;G
T,0
表示光照强度中心值;e
T
表示噪声元,表征光照强度的不确定性;G
T,1
表示噪声元系数,表征光照强度的波动大小;光伏发电输出的有功功率如式(12)所示;式中:A
pv
表示光伏阵列面积;T
a
表示环境温度;C
T
表示系数;η表示转换效率;光伏发电输出谐波电流的仿射表达式如式(13)所示;式中:表示光伏并网谐波电流;L1表示逆变器侧电感;L2表示电网侧电感;C表示滤波电容;表示光伏逆变器的h次死区谐波电压;表示光伏发电的h次谐波等值电流源;表示光伏发电的h次谐波并联等效导纳;表示光伏逆变器等值输出阻抗,计算式如式(14)所示;式中:G
PI
(s)表示光伏逆变器比例积分控制器的传递函数。4.根据权利要求1所述的一种计及新能源谐波发射特性的仿射谐波潮流计算方法,其特征在于,双馈风机的机网接口模型具体为:双馈风机运行在定无功功率控制、恒功率因数控制、恒电压控制以及损耗最优控制模式下的机网接口方程分别如式...

【专利技术属性】
技术研发人员:邵振国黄圆皓陈飞雄张嫣李壹民
申请(专利权)人:福州大学
类型:发明
国别省市:

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