风电和储能主动参与电力系统调节的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和储能主动参与电力系统调节的判定方法，包括获取目标电力系统的数据信息；计算目标电力系统在新能源接入前后的频率变化率；计算目标电力系统在切除风机前后的虚拟惯量差值和惯性时间常数变化量；计算目标电力系统在切除风机并考虑储能参与调节的系统频率变化率；计算风电主动支撑暂态频率指标和发生扰动时频率变化率评估指标并完成风电和储能主动参与目标电力系统调节的判定。本发明专利技术还公开了一种实现所述风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法的系统。本发明专利技术能够科学地为系统安全稳定运行提供理论分析，有利于系统频率恢复，而且可靠性高、准确性好且客观科学。且客观科学。且客观科学。

【技术实现步骤摘要】
风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法及系统


[0001]本专利技术属于电气自动化领域，具体涉及一种风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法及系统。

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，保证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，随着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系统并发电；同时，在未来中长期规划中，还将有更多的新能源发电系统并入电网系统。但是，新能源发电系统的的随机性和不稳定性也被放大，新能源电力电子设备与系统频率电气解耦，间歇性、随机性功率大规模注入电网后，为电力系统带来了更加严峻的运行环境。
[0004]在高比例新能源电力系统中，风机的旋转动能和储能的存储能量均能够被视为系统惯性制成的能量储能，从而利用风机和储能的快速功率响应能力来协同支撑电力系统的频率。但是，目前尚缺乏有效可靠的评估手段，来对风电和储能主动参与电力系统调节的能力进行判定。

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、准确性好且客观科学的风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种实现所述风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法的系统。
[0007]本专利技术提供的这种风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法，包括如下步骤：
[0008]S1.获取目标电力系统的数据信息；
[0009]S2.根据步骤S1获取的数据信息，计算目标电力系统在新能源接入前后的频率变化率；
[0010]S3.根据步骤S2得到的数据信息，计算目标电力系统在切除风机前后的虚拟惯量差值和惯性时间常数变化量；
[0011]S4.根据步骤S3得到的数据信息，计算目标电力系统在切除风机并考虑储能参与调节的系统频率变化率；
[0012]S5.根据步骤S2～S4得到的数据，针对目标电力系统，计算风电主动支撑暂态频率指标和发生扰动时频率变化率评估指标；
[0013]S6.根据步骤S5得到的风电主动支撑暂态频率指标和发生扰动时频率变化率评估指标，完成风电和储能主动参与目标电力系统调节的判定。
[0014]步骤S2所述的根据步骤S1获取的数据信息，计算目标电力系统在新能源接入前后
的频率变化率，具体包括如下步骤：
[0015]采用如下算式计算目标电力系统在无新能源接入时的惯性时间常数H0：
[0016][0017]式中S
i
为第i台常规机组的额定容量；H
i
为第i台常规机组的惯性时间常数；n为目标电力系统内常规机组的数量；S
N
为目标电力系统内常规机组的额定容量的和；
[0018]采用如下算式计算目标电力系统在新能源接入后的惯性时间常数H：
[0019]H＝H0(1
‑
η)
[0020]式中η为新能源渗透率且S
RES
为接入目标电力系统的新能源的容量；
[0021]设定目标电力系统的扰动功率为ΔP，则计算得到目标电力系统在扰动发生时刻的频率变化率为
[0022]步骤S3所述的根据步骤S2得到的数据信息，计算目标电力系统在切除风机前后的虚拟惯量差值和惯性时间常数变化量，具体包括如下步骤：
[0023]在目标电力系统发生扰动时，采用如下算式计算得到切除不参与系统频率调节的风电机组后，目标电力系统的惯性时间常数H'：
[0024][0025]式中ΔS为切除的不参与系统频率调节的风电机组的容量；
[0026]计算得到切除风电机组前后目标电力系统的惯性时间常数变化量ΔH为
[0027][0028]采用如下算式计算未切除风电机组时风电机组提供的虚拟惯量H
virtual
：
[0029][0030]式中K
virtual
为风电机组虚拟惯量控制比例参数；
[0031]计算得到切除部分风电机组后，剩余风电机组提供的虚拟惯量H'
virtual
为
[0032][0033]考虑切除不参与系统频率调节的风电机组并考虑风电机组提供虚拟惯量支撑后，计算目标电力系统的惯性时间常数变化量ΔH
system
为
[0034][0035]考虑切除不参与系统频率调节的风电机组并考虑风电机组提供虚拟惯量支撑后，计算目标电力系统所增加的功率缺额ΔP
RES
为ΔP
RES
＝ΔSλ，λ为风电机组出力同时率。
[0036]步骤S4所述的根据步骤S3得到的数据信息，计算目标电力系统在切除风机并考虑储能参与调节的系统频率变化率，具体包括如下步骤：
[0037]考虑通过储能减小目标系统的功率缺额；采用如下算式作为储能容量约束：
[0038]ΔSλ≤S
ESS
≤αS
RES
[0039]式中S
ESS
为目标电力系统的储能配置容量；α为要求的储能配置容量占目标电力系统新能源容量的比例；
[0040]采用如下算式计算得到目标电力系统的储能虚拟惯量支撑H
ESS
：
[0041][0042]式中K
ESS
为储能虚拟惯量控制比例系数；
[0043]目标电力系统发生有功功率扰动后，切除不参与系统频率调节的风电机组并考虑储能参与系统暂态响应的情况下，计算得到目标电力系统的惯性时间常数H
system
为H
system
＝H+ΔH+ΔH
virtual
+H
ESS
；
[0044]采用如下算式计算得到切除不参与系统频率调节的风电机组后目标电力系统的功率缺额ΔP
system
：
[0045]ΔP
system
＝ΔP+ΔP
RES
+P
ESS
[0046]式中P
ESS
为储能放电功率且P
ESS
＝μS
ESS
，μ为储能放电倍率；
[0047]计算得到切除不参与系统频率调节的风机后并考虑储能参与调节的系统频率变化率为
[0048]步骤S5所述的计算风电主动支撑暂态频率指标，具体包括如下步骤：
[0049]采用如下算式计算得到风电主动支撑暂态频率指标β：
[0050][0051]式中f'
nadir
为切除不参与系统频率调节的风电机组并考虑储能参与暂态响应时系统暂态最低点频率；f
nadir
为未切除风电机组时目标电力系统扰动情况下的暂态最低点频率；f
cr
为低频减载控制第一轮动作频率门槛值；
[0052]针对风电主动支撑暂态频率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法，包括如下步骤：S1.获取目标电力系统的数据信息；S2.根据步骤S1获取的数据信息，计算目标电力系统在新能源接入前后的频率变化率；S3.根据步骤S2得到的数据信息，计算目标电力系统在切除风机前后的虚拟惯量差值和惯性时间常数变化量；S4.根据步骤S3得到的数据信息，计算目标电力系统在切除风机并考虑储能参与调节的系统频率变化率；S5.根据步骤S2～S4得到的数据，针对目标电力系统，计算风电主动支撑暂态频率指标和发生扰动时频率变化率评估指标；S6.根据步骤S5得到的风电主动支撑暂态频率指标和发生扰动时频率变化率评估指标，完成风电和储能主动参与目标电力系统调节的判定。2.根据权利要求1所述的风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法，其特征在于步骤S2所述的根据步骤S1获取的数据信息，计算目标电力系统在新能源接入前后的频率变化率，具体包括如下步骤：采用如下算式计算目标电力系统在无新能源接入时的惯性时间常数H0：式中S
i
为第i台常规机组的额定容量；H
i
为第i台常规机组的惯性时间常数；n为目标电力系统内常规机组的数量；S
N
为目标电力系统内常规机组的额定容量的和；采用如下算式计算目标电力系统在新能源接入后的惯性时间常数H：H＝H0(1
‑
η)式中η为新能源渗透率且S
RES
为接入目标电力系统的新能源的容量；设定目标电力系统的扰动功率为ΔP，则计算得到目标电力系统在扰动发生时刻的频率变化率为3.根据权利要求2所述的风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法，其特征在于步骤S3所述的根据步骤S2得到的数据信息，计算目标电力系统在切除风机前后的虚拟惯量差值和惯性时间常数变化量，具体包括如下步骤：在目标电力系统发生扰动时，采用如下算式计算得到切除不参与系统频率调节的风电机组后，目标电力系统的惯性时间常数H'：式中ΔS为切除的不参与系统频率调节的风电机组的容量；计算得到切除风电机组前后目标电力系统的惯性时间常数变化量ΔH为
采用如下算式计算未切除风电机组时风电机组提供的虚拟惯量H
virtual
：式中K
virtual
为风电机组虚拟惯量控制比例参数；计算得到切除部分风电机组后，剩余风电机组提供的虚拟惯量H'
virtual
为考虑切除不参与系统频率调节的风电机组并考虑风电机组提供虚拟惯量支撑后，计算目标电力系统的惯性时间常数变化量ΔH
system
为考虑切除不参与系统频率调节的风电机组并考虑风电机组提供虚拟惯量支撑后，计算目标电力系统所增加的功率缺额ΔP
RES
为ΔP
RES
＝ΔSλ，λ为风电机组出力同时率。4.根据权利要求3所述的风电和储能主动参与电力系统调节的判定方法，其特征在于步骤S4所述的根据步骤S3得到的数据信息，计算目标电力系统在切除风机并考虑储能参与调节的系统频率变化率，具体包括如下步骤：考虑通过储能减小目标系统的功率缺额；采用如下算式作为储能容量约束：ΔSλ≤S
ESS
≤αS
RES
式中S
ESS
为目标电力系统的储能配置容量；α为要求的储能配置容量占目标电力系统新能源容量的比例；采用如下算式计算得到目标电力系统的储能虚拟惯量支撑H
ESS
：式中K
ESS
为储能虚拟惯量控制比例系数；目标电力系统发生有功功率扰动后，切除不参与系统频率调节的风电机组并考虑储能参与系统暂态响应的情况下，计算得到目标电力系统的惯性时间常数H
system
为H
system
＝H+ΔH+ΔH
virtual
+H
ESS
；采用如下算式计算得到切除不参与系统频率调节的风电机组后目标电力系统的功率缺额ΔP
system
：ΔP
system
＝ΔP+ΔP<...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宇峥，李梦骄，梁剑，王璐，章德，侯彦若，熊亚崎，谭祖贶，
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：