一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法技术

本发明专利技术提供了一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法，获得电网系统频率响应模型等值参数，获得风电参与电网一次调频关键参数，确定风电调频启动门槛值及调差率；基于电网系统频率响应模型对频率偏差动态进行求解，对频率动态偏差最大值进行显示解析表达，基于得到的表达式，求取系统最大频率偏差，得到最低频率预测值；求取系统稳态频率偏差，得到稳态频率预测值。本发明专利技术能够保证预测结果的精确性。结果的精确性。结果的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法


[0001]本专利技术属于电网参数预测
，涉及一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]伴随着风力发电在能源发电结构中的比例越来越大，很多国家都制定了相关标准，以我国为例进行说明，我国标准规定了风电场并网需要满足一定的一次调频能力。风电场参与一次调频时需设置启动门槛值与调差率两个参数，我国国标GB/T19963.1
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2021《风电场接入电力系统技术规定》中规定风电参与电网一次调频的启动门槛值在0.03～0.1Hz的范围内，调差率范围为2％～10％。
[0004]风电一次调频启动门槛值的存在会直接影响到扰动后系统频率动态的预测结果。目前常利用模型分析法对电网频率动态，特征特别是对频率动态两个关键特征频率最低点与稳态频率进行预测。但是在预测过程中，计算量非常大。因此，有的计算方法会忽略风电调频启动门槛值，但这种做法会直接导致放大电网频率响应预测结果与实际结果的误差，造成预测结果不精确，进而影响调频效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法，本专利技术考虑了风电调频启动门槛值对系统频率动态特征预测值的影响，且完全显式解析扰动后频率动态最低点与风机一次调频启动门槛值之间的关系，基于求得的频率动态偏差最大值，进行频率动态特征预测，保证预测结果的精确性。
[0006]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法，包括以下步骤：
[0008]获得电网系统频率响应模型等值参数；
[0009]获得风电参与电网一次调频关键参数，确定风电调频启动门槛值及调差率；
[0010]基于电网系统频率响应模型对频率偏差动态进行求解，对频率动态偏差最大值进行显示解析表达，基于得到的表达式，求取系统最大频率偏差，得到最低频率预测值；
[0011]求取系统稳态频率偏差，得到稳态频率预测值。
[0012]作为可选择的实施方式，对频率动态偏差最大值进行显示解析表达的具体过程包括：利用泰勒展开表达频率动态偏差到达风电调频启动门槛的时间与启动门槛大小之间的关系；
[0013]计算得到频率到达最低点的时间，进而得到频率动态偏差最大值的显示解析表达式。
[0014]作为进一步的限定，利用泰勒展开表达频率动态偏差到达风电调频启动门槛的时
间与启动门槛大小之间的关系的具体过程包括：
[0015]基于系统参数，计算得到风电一次调频环节尚未启动时的频率偏差动态，进而得到求频率偏差到达风电启动门槛的时间；
[0016]计算扰动后频率偏差到达风电启动门槛的时间范围，选取到达风电调频启动门槛时间范围的中间值作为泰勒展开点，进行泰勒展开；
[0017]求解到达风机一次调频启动门槛的时间，该时间为仅关于启动门槛值与扰动大小的显式解析表达式。
[0018]作为进一步的限定，计算得到频率到达最低点的时间的过程包括：基于频率响应模型预测所得风电一次调频启动门槛值之外的频率动态，当频率偏差最大时，频率偏差的一阶导数为零，对所述频率动态进行求导并令其等于零，计算得到频率到达最低点的时间。
[0019]作为进一步的限定，频率动态在到达最低点时不会越过风电调频启动门槛，则频率跌落将不会触发风电机组调频环节。
[0020]作为进一步的限定，当同步机参数确定时，所有扰动的频率到达最低点的时间都相同。
[0021]作为可选择的实施方式，所述电网系统频率响应模型为将风电参与系统调频环节接入传统频率响应模型，且在接入过程中，按照风电装机容量进行折算。
[0022]作为可选择的实施方式，基于电网系统频率响应模型对频率偏差动态进行求解的具体过程包括：
[0023]在频率偏差跌落尚未到达风电调频启动门槛时，风电不参与系统频率一次调整，此时，模型仅有火电机组惯量响应与一次调频环节支撑系统频率跌落，当系统发生有功功率扰动后，基于频率响应模型得到在风电尚未参与系统一次频率调整时，系统频率动态的预测表达式；
[0024]基于电网系统频率响应模型建立系统频率动态微分方程，结合风电调频启动门槛外瞬间的两个边界状态，求解启动门槛外的频率动态偏差。
[0025]一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测系统，包括：
[0026]等值参数获取模块，被配置为获得电网系统频率响应模型等值参数；
[0027]关键参数获取模块，被配置为获得风电参与电网一次调频关键参数，确定风电调频启动门槛值及调差率；
[0028]显示表达模块，被配置为基于电网系统频率响应模型对频率偏差动态进行求解，对频率动态偏差最大值进行显示解析表达；
[0029]预测模块，被配置为基于得到的表达式，求取系统最大频率偏差，得到最低频率预测值；求取系统稳态频率偏差，得到稳态频率预测值。
[0030]一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述方法中的步骤。
[0031]一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的方法中的步骤。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0033]本专利技术基于考虑风机调频启动门槛环节的频率响应模型，隐式表达了频率动态，
在隐式频率动态的基础上，利用泰勒展开的方法近似显式解析了系统在发生有功功率扰动后的最低频率，并基于显示表达式进行考虑风电调频启动门槛的系统频率动态特征预测，能够有效减小预测值与实际值之间的误差，预测结果更加精确，且有效预测系统发生有功功率缺额后的频率动态特征。
附图说明
[0034]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0035]图1是计及调频启动门槛的风电一次调频特性分析；
[0036]图2是含风机参与调频的频率响应模型示意图；
[0037]图3是风电无响应时系统频率响应模型示意图；
[0038]图4是风电参与调频时系统频率响应模型示意图；
[0039]图5是风机调频启动门槛值对频率动态的影响，其中(a)为频率最低点与风机调频启动门槛值的关系，(b)为稳态频率与风机调频启动门槛值的关系；
[0040]图6是风机调差率对频率动态的影响，其中(a)为频率最低点与风机调差率的关系；(b)为稳态频率与风机调差率的关系；
[0041]图7是风机调频启动时间与启动门槛值的关系；
[0042]图8是计及风机调频启动门槛的频率动态特征预测流程示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法，其特征是，包括以下步骤：获得电网系统频率响应模型等值参数；获得风电参与电网一次调频关键参数，确定风电调频启动门槛值及调差率；基于电网系统频率响应模型对频率偏差动态进行求解，对频率动态偏差最大值进行显示解析表达，基于得到的表达式，求取系统最大频率偏差，得到最低频率预测值；求取系统稳态频率偏差，得到稳态频率预测值。2.如权利要求1所述的一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法，其特征是，对频率动态偏差最大值进行显示解析表达的具体过程包括：利用泰勒展开表达频率动态偏差到达风电调频启动门槛的时间与启动门槛大小之间的关系；计算得到频率到达最低点的时间，进而得到频率动态偏差最大值的显示解析表达式。3.如权利要求2所述的一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法，其特征是，利用泰勒展开表达频率动态偏差到达风电调频启动门槛的时间与启动门槛大小之间的关系的具体过程包括：基于系统参数，计算得到风电一次调频环节尚未启动时的频率偏差动态，进而得到求频率偏差到达风电启动门槛的时间；计算扰动后频率偏差到达风电启动门槛的时间范围，选取到达风电调频启动门槛时间范围的中间值作为泰勒展开点，进行泰勒展开；求解到达风机一次调频启动门槛的时间，该时间为仅关于启动门槛值与扰动大小的显式解析表达式。4.如权利要求2所述的一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法，其特征是，计算得到频率到达最低点的时间的过程包括：基于频率响应模型预测所得风电一次调频启动门槛值之外的频率动态，当频率偏差最大时，频率偏差的一阶导数为零，对所述频率动态进行求导并令其等于零，计算得到频率到达最低点的时间。5.如权利要求1所述的一种计及风电一次调频启动门槛影响的电网频率预测方法，其特征是，频率动态在到达最低点时不会越过风电调频启动门槛，则频率跌落将不会触发风电机组调频环节；当同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，游欢欢，田宇，丁磊，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：