风电支撑系统的频率调节能力判定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电支撑系统的频率调节能力判定方法，包括获取目标电网系统的工作数据信息；计算新能源发电系统接入后的等效惯性时间常数；计算系统的等效惯性时间常数的临界值；计算满足系统等效惯量需求时的风电机组参与系统频率调节的容量；计算得到支撑指标；根据支撑指标对风电支撑系统的频率调节能力进行判定。本发明专利技术还公开了一种实现所述风电支撑系统的频率调节能力判定方法的系统。本发明专利技术实现了对新能源机组支撑系统频率调节的能力进行量化判断；而且本发明专利技术的可靠性高、精确性好且效果较好。好且效果较好。好且效果较好。

【技术实现步骤摘要】
风电支撑系统的频率调节能力判定方法及系统


[0001]本专利技术属于电气自动化领域，具体涉及一种风电支撑系统的频率调节能力判定方法及系统。

技术介绍

[0002]随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。
[0003]目前，由于世界环境问题的日益严重，越来越多的新能源发电系统开始并入电网运行。新能源发电系统的出力的随机性和不稳定性被放大，对电网造成的功率扰动也更加严重。此外，与传统的同步系统相比，高比例电力电子电网系统中大规模接入的新能源发电系统，将替代部分同步机组，而新能源发电系统的电力电子解耦特性及其最大功率跟踪的运行模式，将使得系统的惯量水平逐渐减小，同时系统的调频能力也会相对减弱。同时，电网转动惯量的降低，也会对系统的频率支撑能力造成显著影响，进而使得电网抗扰动能力减弱。而且，特高压大容量跨区直流输电系统的投入使用，阻断了扰动下跨区惯量支撑及功率响应，严重恶化了大扰动下电网系统的频率稳定性。
[0004]新能源支撑能力是指高比例新能源电力系统中，新能源电力系统具备接近或高于同步电源的控制特性，以支撑系统的频率稳定以及提供备用容量的能力。目前，针对大规模新能源电力系统接入所带来的影响的分析，主要是从调峰角度来评估新能源电力系统带来的影响；对系统频率调节等方面的影响分析，则主要集中在理论分析和定性分析；目前，依旧缺乏从省级电网角度出发，基于安全支撑约束对新能源接纳能力和新能源主动支撑能力需求进行评估的方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种可靠性高、精确性好且效果较好的风电支撑系统的频率调节能力判定方法。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种实现所述风电支撑系统的频率调节能力判定方法的系统。
[0007]本专利技术提供的这种风电支撑系统的频率调节能力判定方法，包括如下步骤：
[0008]S1.获取目标电网系统的工作数据信息；
[0009]S2.根据步骤S1获取的数据信息，计算新能源发电系统接入后的等效惯性时间常数；
[0010]S3.在扰动发生时，根据系统频率变化最大值计算得到系统的等效惯性时间常数的临界值；
[0011]S4.根据得到的数据，计算满足系统等效惯量需求时的风电机组参与系统频率调节的容量；
[0012]S5.根据得到的数据，计算得到风电虚拟惯量控制对系统等效惯性时间常数的支撑指标、风电参与系统频率调节时对稳态频率的支撑指标和风电参与系统频率调节时对系统暂态频率偏移最大值的支撑指标；
[0013]S6.根据步骤S6得到的支撑指标，对风电支撑系统的频率调节能力进行判定。
[0014]步骤S2所述的根据步骤S1获取的数据信息，计算新能源发电系统接入后的等效惯性时间常数，具体包括如下步骤：
[0015]在无新能源系统接入时，采用如下算式计算得到系统等效惯性时间常数H：
[0016][0017]式中S
i
为系统中第i台机组的容量；H
i
为第i台机组的惯性时间常数；N为系统中机组台数的总量；
[0018]当新能源系统接入系统且不参与系统频率调节时，采用如下算式计算得到新能源接入后的系统等效惯性时间常数H'：
[0019]H'＝H(1
‑
η)
[0020]式中η为新能源渗透率，S
RES
为新能源接入容量。
[0021]步骤S3所述的在扰动发生时，根据系统频率变化最大值计算得到系统的等效惯性时间常数的临界值，具体包括如下步骤：
[0022]采用如下算式计算得到系统的等效惯性时间常数的临界值H
cr
：
[0023][0024]式中P
step
为系统功率扰动标幺值；RoCoF
max
为系统频率变化率的最大值。
[0025]步骤S4所述的根据得到的数据，计算满足系统等效惯量需求时的风电机组参与系统频率调节的容量，具体包括如下步骤：
[0026]采用如下算式计算得到考虑风电机组虚拟惯量控制时，满足系统等效惯量需求时的风电机组参与系统频率调节的容量：
[0027][0028][0029]式中H'为新能源接入后的系统等效惯性时间常数；为风电机组虚拟惯量控制给系统提供的等效惯性时间常数值；K
inertia
为风电机组虚拟惯量控制比例放大参数；S'
RES
为参与系统频率调节的风电装机容量，其值要小于等于系统风电的总装机容量。
[0030]步骤S5中的计算得到风电虚拟惯量控制对系统等效惯性时间常数的支撑指标，具体包括如下步骤：
[0031]采用如下算式计算得到风电虚拟惯量控制对系统等效惯性时间常数的支撑指标α：
[0032][0033]式中H
T
为系统在满足系统频率变化率约束和惯性时间常数约束下的系统等效惯性时间常数，且H
T
＝max(H
cr
,H
re
)，H
re
为惯性时间常数约束值。
[0034]步骤S5中的计算得到风电参与系统频率调节时对稳态频率的支撑指标，具体包括如下步骤：
[0035]采用如下步骤计算得到风电参与系统频率调节时对稳态频率的支撑指标β：
[0036][0037]式中f为风电参与系统调节后的系统稳态频率；f
N,∞
为满足频率约束的系统稳态频率；f
ini,∞
为风电未参与频率调节时的系统额定频率。
[0038]步骤S5中的计算得到风电参与系统频率调节时对系统暂态频率偏移最大值的支撑指标，具体包括如下步骤：
[0039]采用如下步骤计算得到风电参与系统频率调节时对系统暂态频率偏移最大值的支撑指标λ：
[0040][0041]式中f
cr
为系统第一轮低频减载频率门槛值；f
ini,nadir
为新能源接入且不参与系统频率调节时的最低点频率。
[0042]步骤S6所述的根据步骤S6得到的支撑指标，对风电支撑系统的频率调节能力进行判定，具体包括如下步骤：
[0043]采用如下算式对风电的稳态频率支撑能力进行判定：
[0044][0045]采用如下算式对风电的暂态频率支撑能力进行判定：
[0046][0047]采用如下算式对风电的惯量支撑能力进行判定：
[0048][0049]其中，α越大，表示风电能够提供的惯量支撑能力越大。
[0050]本专利技术还提供了一种实现所述风电支撑系统的频率调节能力判定方法的系统，具体包括数据获取模块、等效惯性时间常数计算模块、临界值计算模块、容量计算模块、支撑指标计算模块和频率调节能力判定模块；数据获取模块、等效惯性时间常数计算模块、临界值计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电支撑系统的频率调节能力判定方法，包括如下步骤：S1.获取目标电网系统的工作数据信息；S2.根据步骤S1获取的数据信息，计算新能源发电系统接入后的等效惯性时间常数；S3.在扰动发生时，根据系统频率变化最大值计算得到系统的等效惯性时间常数的临界值；S4.根据得到的数据，计算满足系统等效惯量需求时的风电机组参与系统频率调节的容量；S5.根据得到的数据，计算得到风电虚拟惯量控制对系统等效惯性时间常数的支撑指标、风电参与系统频率调节时对稳态频率的支撑指标和风电参与系统频率调节时对系统暂态频率偏移最大值的支撑指标；S6.根据步骤S6得到的支撑指标，对风电支撑系统的频率调节能力进行判定。2.根据权利要求1所述的风电支撑系统的频率调节能力判定方法，其特征在于步骤S2所述的根据步骤S1获取的数据信息，计算新能源发电系统接入后的等效惯性时间常数，具体包括如下步骤：在无新能源系统接入时，采用如下算式计算得到系统等效惯性时间常数H：式中S
i
为系统中第i台机组的容量；H
i
为第i台机组的惯性时间常数；N为系统中机组台数的总量；当新能源系统接入系统且不参与系统频率调节时，采用如下算式计算得到新能源接入后的系统等效惯性时间常数H'：H'＝H(1
‑
η)式中η为新能源渗透率，S
RES
为新能源接入容量。3.根据权利要求2所述的风电支撑系统的频率调节能力判定方法，其特征在于步骤S3所述的在扰动发生时，根据系统频率变化最大值计算得到系统的等效惯性时间常数的临界值，具体包括如下步骤：采用如下算式计算得到系统的等效惯性时间常数的临界值H
cr
：式中P
step
为系统功率扰动标幺值；RoCoF
max
为系统频率变化率的最大值。4.根据权利要求3所述的风电支撑系统的频率调节能力判定方法，其特征在于步骤S4所述的根据得到的数据，计算满足系统等效惯量需求时的风电机组参与系统频率调节的容量，具体包括如下步骤：
采用如下算式计算得到考虑风电机组虚拟惯量控制时，满足系统等效惯量需求时的风电机组参与系统频率调节的容量：电机组参与系统频率调节的容量：式中H'为新能源接入后的系统等效惯性时间常数；为风电机组虚拟惯量控制给系统提供的等效惯性时间常数值；K
inertia
为风电机组虚拟惯量控制比例放大参数；S'
RES
为参与系统频率调节的风电装机容量，且取值要小于或等于系统风电的总装机容量。5.根据权利要求4所述的风电支撑系统的频率调节能力判定方法，其特征在于步骤S5中的计算得到风电虚拟惯量控制对系统等效惯性时间常数的支撑指标，具体包括如下步骤：采用如下算式计算得到风电虚拟惯量控制对系统等效惯性时间常数的支撑指标α：式中H
T
为系统在满足系统频率变化率约束和惯性时间常数...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宇峥，章德，张睿琪，苏筱凡，徐超，谢煜东，周雨桦，伍也凡，谢国恒，王雄，蒋俊杰，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司经济技术研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：