一种确定特高压直流送出电网光伏消纳能力的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种确定特高压直流送出电网光伏消纳能力的方法及系统，包括：建立水光联合特高压直流送出输电系统与交流电网的仿真模型；基于仿真模型确定连接直流换流站和交流电网的戴维南等值电抗，并计算不同戴维南等值电抗对应的直流送端短路比；获取不同故障下送端电网的暂态电压冲击幅度，并基于所述暂态电压冲击幅度获取不同故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系；基于送端电厂汇集母线的短路容量计算单台发电机组贡献的短路比；获取换流站母线当前运行电压和直流送端短路比，基于当前运行电压、直流送端短路比以及函数关系，获取不同故障对应的短路比变量；根据短路比变量和单台发电机组贡献的短路比，确定最大光伏消纳能力。定最大光伏消纳能力。定最大光伏消纳能力。

【技术实现步骤摘要】
一种确定特高压直流送出电网光伏消纳能力的方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统的仿真分析与计算
，并且更具体地，涉及一种确定特高压直流送出电网光伏消纳能力的方法及系统。

技术介绍

[0002]光伏作为最具规模化开发条件和商业化发展前景的可再生能源发电技术在全球范围内得到了迅猛发展,我国高度重视开发利用太阳能资源，把太阳能资源的开发利用作为改善能源结构、推动环境保护、保持经济和社会可持续发展的重大举措，并将光伏发电作为太阳能资源开发和利用的主要方式之一。
[0003]光伏接入电网主要有2种方式：分散式接入和集中式接入。分散式接入主要用于光伏开发规模小、以就地消纳为主的情况，接入电压等级低，对系统运行影响较小。集中式接入主要用于光伏开发规模大、以异地消纳为主的情况，接入电压等级高，通过特高压直流可远距离输送，对电网运行影响较大。
[0004]随着特高压直流的不断投运，我国区域电网之间、直流输电与交流电网之间的相互影响逐步增强，这种大规模、远距离输电格局在解决大型清洁能源消纳、水火互济问题以及实现全国范围内资源优化配置的同时，给电网的安全稳定运行也带来了一系列挑战，安全稳定控制问题的复杂程度大大增加，对我国电力系统安全稳定运行以及控制技术提出了更高的要求。
[0005]欧洲的发达国家光伏大多采用分散接入，这些国家电网结构趋于稳定，负荷需求增长缓慢，其大力发展光伏等可再生能源的主要目的，是应对气候变暖和减少碳排放。在我国“建设大基地、融入大电网”的光伏发展战略指导下，我国光伏已由发展初期的小规模、分散接入转变为大规模、集中接入。光伏电站呈现出规模化发展的趋势，单一光伏电站装机容量由几万千瓦增长到几十万千瓦，甚至上百万千瓦，且各集中式光伏光伏电站多以单回线路集中接入电网侧某个并网点。
[0006]风电、光伏等新能源电源具有弱电压支撑特性，所能提供的短路电流较小。通常，在短路电流分析中，不考虑其提供的短路电流分量。因此，当大量新能源替代常规电源，将会使系统短路容量减小，对应交流电网强度减弱。与之对应，直流短路比下降，直流功率扰动冲击引起的电压波动幅度增大。因此，光伏的消纳水平需要结合送端电网的强度综合考虑，目前常用的计算电网对光伏消纳能力的方法有典型日分析法和时序仿真法，这些方法是从电网规划角度出发研究电网可接纳的最大的光伏发电容量，缺乏考虑受直流扰动过电压约束条件的接纳容量。

技术实现思路

[0007]本专利技术提出一种确定特高压直流送出电网光伏消纳能力的方法及系统，以解决如何确定特高压直流送出电网光伏消纳能力的问题。
[0008]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种确定特高压直流送出电
网光伏消纳能力的方法，所述方法包括：
[0009]建立水光联合特高压直流送出输电系统与交流电网的仿真模型；
[0010]基于所述仿真模型确定连接直流换流站和交流电网的戴维南等值电抗，并计算不同戴维南等值电抗对应的直流送端短路比；
[0011]基于所述仿真模型进行仿真，获取不同故障下送端电网的暂态电压冲击幅度，并基于所述暂态电压冲击幅度获取不同故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系；
[0012]计算送端电厂汇集母线的短路容量，并基于所述送端电厂汇集母线的短路容量计算所述仿真模型中单台发电机组贡献的短路比；
[0013]获取换流站母线当前运行电压和直流送端短路比，并基于所述换流站母线当前运行电压、直流送端短路比以及不同故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系，获取不同故障对应的短路比变量；
[0014]根据不同故障对应的短路比变量和单台发电机组贡献的短路比，确定最大光伏消纳能力。
[0015]优选地，其中所述故障包括：直流送端电网交流线路三永N
‑
1故障、直流换相失败故障、直流单极闭锁故障和/或直流双极闭锁故障。
[0016]优选地，其中所述基于所述送端电厂汇集母线的短路容量计算所述仿真模型中单台发电机组贡献的短路比，包括：
[0017][0018][0019]其中，ΔS
CR单机
为单台发电机组贡献的短路比；ΔS
AC
为单台发电机组提供的短路容量；P
dc
为直流送出输电系统的传输功率；S
AC
为送端电厂汇集母线的短路容量；N1为直流送出输电系统中送端发电机的台数。
[0020]优选地，其中所述基于所述换流站母线当前运行电压、直流送端短路比以及不同故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系，获取不同故障对应的短路比变量，包括：
[0021]计算预设允许暂态电压最大值U
max
和所述换流站母线当前运行电压U
c
之间的差值ΔU；
[0022]对于任一故障，根据该任一故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系，获取直流送端短路比S
CRt
对应的第一暂态电压冲击幅度U
peak1
，根据所述第一暂态电压冲击幅度U
peak1
和差值之和，确定第二暂态电压冲击幅度U
peak2
；根据该任一故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系，获取所述第二暂态电压冲击幅度U
peak2
对应的短路比S
CRf
，并根据所述直流送端短路比S
CRt
和第二暂态电压冲击幅度U
peak2
对应的短路比S
CRf
的差值，确定该任一故障对应的短路比变化量
△
S
CR
。
[0023]优选地，其中所述根据不同故障对应的短路比变量和单台发电机组贡献的短路比，确定最大光伏消纳能力，包括：
[0024]S
new
＝N2×
S
单机
，
[0025][0026]其中，S
new
为最大光伏消纳能力；N2为最大可退出常规火电机组的数量N
new
向下取整得到；ΔS
CRmax
为不同故障对应的短路比变量中的最大值；ΔS
CR单机
为单台发电机贡献的短路比；S
单机
为单台发电机容量。
[0027]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种确定特高压直流送出电网光伏消纳能力的系统，所述系统包括：
[0028]仿真模型建立单元，用于建立水光联合特高压直流送出输电系统与交流电网的仿真模型；
[0029]直流送端短路比计算单元，用于基于所述仿真模型确定连接直流换流站和交流电网的戴维南等值电抗，并计算不同戴维南等值电抗对应的直流送端短路比；
[0030]函数关系确定单元，用于基于所述仿真模型进行仿真，获取不同故障下送端电网的暂态电压冲击幅度，并基于所述暂态电压冲击幅度获取不同故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系；
[0031]贡献短路比确定单元，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定特高压直流送出电网光伏消纳能力的方法，其特征在于，所述方法包括：建立水光联合特高压直流送出输电系统与交流电网的仿真模型；基于所述仿真模型确定连接直流换流站和交流电网的戴维南等值电抗，并计算不同戴维南等值电抗对应的直流送端短路比；基于所述仿真模型进行仿真，获取不同故障下送端电网的暂态电压冲击幅度，并基于所述暂态电压冲击幅度获取不同故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系；计算送端电厂汇集母线的短路容量，并基于所述送端电厂汇集母线的短路容量计算所述仿真模型中单台发电机组贡献的短路比；获取换流站母线当前运行电压和直流送端短路比，并基于所述换流站母线当前运行电压、直流送端短路比以及不同故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系，获取不同故障对应的短路比变量；根据不同故障对应的短路比变量和单台发电机组贡献的短路比，确定最大光伏消纳能力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障包括：直流送端电网交流线路三永N
‑
1故障、直流换相失败故障、直流单极闭锁故障和/或直流双极闭锁故障。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述送端电厂汇集母线的短路容量计算所述仿真模型中单台发电机组贡献的短路比，包括：量计算所述仿真模型中单台发电机组贡献的短路比，包括：其中，ΔS
CR单机
为单台发电机组贡献的短路比；ΔS
AC
为单台发电机组提供的短路容量；P
dc
为直流送出输电系统的传输功率；S
AC
为送端电厂汇集母线的短路容量；N1为直流送出输电系统中送端发电机的台数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述换流站母线当前运行电压、直流送端短路比以及不同故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系，获取不同故障对应的短路比变量，包括：计算预设允许暂态电压最大值U
max
和所述换流站母线当前运行电压U
c
之间的差值ΔU；对于任一故障，根据该任一故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系，获取直流送端短路比S
CRt
对应的第一暂态电压冲击幅度U
peak1
，根据所述第一暂态电压冲击幅度U
peak1
和差值之和，确定第二暂态电压冲击幅度U
peak2
；根据该任一故障下暂态电压冲击幅度和短路比之间的函数关系，获取所述第二暂态电压冲击幅度U
peak2
对应的短路比S
CRf
，并根据所述直流送端短路比S
CRt
和第二暂态电压冲击幅度U
peak2
对应的短路比S
CRf
的差值，确定该任一故障对应的短路比变化量
△
S
CR
。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据不同故障对应的短路比变量和单台发电机组贡献的短路比，确定最大光伏消纳能力，包括：S
new
＝N2×
S
单机
，
其中，S
new
为最大光伏消纳能力；N2为最大可退出常规火电机组的数量N
new
向下取整得到；ΔS
CRmax
为不同故障对应的短路比变量中的最大值；ΔS
CR单机
为单台发电机贡献的短路比；S
单机
为单台发电机容量。6.一种确定特高压直流送出电网光伏消纳能力的系统，其特征在于，所述系统包括：仿真模型建立单元，用于建立水光联合特高压直流送...

【专利技术属性】
技术研发人员：方保民，宋云亭，王亦婷，王子琪，陈春萌，朱劭璇，卢国强，李立新，高宝荣，张鑫，赵东宁，丁亚飞，梁英，曹昊，李延和，李媛媛，周鹏，程林，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司清华大学无锡应用技术研究院，
类型：发明
国别省市：