新能源馈入系统稳定裕度量化方法及其相关设备技术方案

本申请提供一种新能源馈入系统稳定裕度量化方法及其相关设备，当需要确定目标新能源多馈入系统的小扰动同步稳定裕度时，本申请可确定目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程；可将其进行等价变换处理；并基于最弱等效单馈入系统，确定在频域下该系统的电网强度评估指标广义短路比；依据该系统在频域下的电网强度评估指标广义短路比，确定该系统的小扰动同步稳定裕度判据，以便可以用于评价该系统的小扰动同步稳定裕度

【技术实现步骤摘要】
新能源馈入系统稳定裕度量化方法及其相关设备


[0001]本申请涉及输变电
，尤其涉及一种新能源馈入系统稳定裕度量化方法及其相关设备
。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，为促进电力行业的能源转型和绿色发展，以风电
、
光伏为代表的新能源渗透率不断增加，新能源本身的强随机性和高波动性导致源荷间功率能量平衡的难度激增
。
由于功率双向灵活调节的优势，近年来受到了广泛关注
。
[0003]新能源和储能设备大多由变流器等电力电子设备
(power electronic devices
，
PEDs)
实现并网
。
此时，多储能变流器和多新能源变流器共同构成多馈入系统
。
随着新能源渗透率的增加，该新能源多馈入系统的电压支撑能力下降，导致新能源多馈入系统失稳风险变大，因此，亟需准确量化含储能的新能源多馈入系统的电网强度和小扰动同步稳定裕度
。
在实际应用过程中，当新能源多馈入系统中的储能变流器均发出功率时，该新能源多馈入系统的小扰动稳定性分析与新能源多馈入系统类似，而当新能源多馈入系统的储能变流器吸收功率时，新能源多馈入系统的储能变流器与新能源变流器之间功率方向复杂多变，导致电网强度量化机理尚不清晰，新能源多馈入系统的稳定裕度也难以通过电网强度指标来量化
。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，有鉴于此，本申请提供了一种新能源馈入系统稳定裕度量化方法及其相关设备，用于解决现有技术中当新能源多馈入系统的储能变流器吸收功率时，新能源多馈入系统的稳定裕度难以量化的技术缺陷
。
[0005]一种新能源馈入系统稳定裕度量化方法，包括：
[0006]确定目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程；
[0007]将所述目标新能源多馈入系统的闭环特征方程进行等价变换处理；
[0008]基于所述目标新能源多馈入系统中最弱等效单馈入系统，确定在频域下所述目标新能源多馈入系统的电网强度评估指标广义短路比；
[0009]依据所述目标新能源多馈入系统在频域下的电网强度评估指标广义短路比，确定所述目标新能源多馈入系统的小扰动同步稳定裕度判据
。
[0010]优选地，所述确定目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程，包括：
[0011]设定所述目标新能源多馈入系统的新能源变流器的功率因数为预设的第一阈值；
[0012]设定所述目标新能源多馈入系统的储能变流器的功率因数为预设的第二阈值或预设的第三阈值；
[0013]判断所述目标新能源多馈入系统的各个新能源变流器的端口电压间的相角差以及所述目标新能源多馈入系统的各个储能变流器的端口电压间的相角差是否均在预设的误差范围之内；
[0014]设定所述目标新能源多馈入系统的交流等值网络为感性占优，其中，所述目标新能源多馈入系统的交流等值网络中的电容和电阻的影响忽略不计；
[0015]基于所述目标新能源多馈入系统的新能源变流器的功率因数
、
所述目标新能源多馈入系统的储能变流器的功率因数
、
所述目标新能源多馈入系统的各个新能源变流器的端口电压间的相角差以及所述目标新能源多馈入系统的各个储能变流器的端口电压间的相角差，将所述目标新能源多馈入系统的端口的输入和输出特性在预设的平衡点进行线性化处理，得到所述目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程，其中，所述闭环特征方程包括新能源变流器和交流电网动态模型
。
[0016]优选地，所述目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程为：
[0017]det(Y
PED
(s)+Y
grid
(s))
＝0[0018]其中，
[0019][0020][0021][0022]其中，
[0023]Y
PED
(s)
为新能源和储能变流器的导纳传递函数矩阵；
[0024]Y
grid
(s)
为交流网络的导纳传递函数矩阵；
[0025]Y
PED_out
(s)
为变流器发出功率时的导纳传递函数矩阵；
[0026]s
为拉普拉斯算子；
[0027]diag(
·
)
表示块对角阵，
[0028]S
Bi
和
S
Bj
分别为第
i
和
j
个变流器的额定容量，其中
i
＝1，2，
…
，
n+k
，对应节点连接新能源变流器或发出功率的储能变流器；
j
＝
n+k+1
，
…
n+m
，对应节点连接吸收功率的储能变流器；
[0029]表示
Kronecker
积；
[0030]B
为消去内部无源节点的戴维南等效导纳矩阵
。
[0031]优选地，所述将所述目标新能源多馈入系统的闭环特征方程进行等价变换处理，包括：
[0032]将所述目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程等价变换为
n+m
个等效单馈入系统的闭环特征方程的乘积；
[0033]其中，
[0034]n+m
个等效单馈入系统的闭环特征方程的乘积表示为：
[0035][0036]其中，
[0037]Π
表示连乘；
[0038]Y
PED_out
(s)
为变流器发出功率时的导纳传递函数矩阵；
[0039]i
，
j
为变量；
[0040]λ
i
为拓展导纳矩阵的正特征值
(i
＝1，2，
…
，
n+k)
；
[0041]λ
j
为拓展导纳矩阵的负特征值
(j
＝
n+k+1
，
…
n+m)
；
[0042]其中，
[0043]拓展矩阵表示为：
[0044][0045]其中，
[0046]Y
eq
表示拓展矩阵；
[0047]s
为拉普拉斯算子；
[0048]diag(
·
)
表示块对角阵，
[0049]S
Bi
和
S
Bj
分别为第
i
和
j
个变流器的额定容量，其中
i
＝1，2，
…
，
n+k
，对应节点连接新能源变流器或发出功率的储能变流器；
j...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种新能源馈入系统稳定裕度量化方法，其特征在于，包括：确定目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程；将所述目标新能源多馈入系统的闭环特征方程进行等价变换处理；基于所述目标新能源多馈入系统中最弱等效单馈入系统，确定在频域下所述目标新能源多馈入系统的电网强度评估指标广义短路比；依据所述目标新能源多馈入系统在频域下的电网强度评估指标广义短路比，确定所述目标新能源多馈入系统的小扰动同步稳定裕度判据
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程，包括：设定所述目标新能源多馈入系统的新能源变流器的功率因数为预设的第一阈值；设定所述目标新能源多馈入系统的储能变流器的功率因数为预设的第二阈值或预设的第三阈值；判断所述目标新能源多馈入系统的各个新能源变流器的端口电压间的相角差以及所述目标新能源多馈入系统的各个储能变流器的端口电压间的相角差是否均在预设的误差范围之内；设定所述目标新能源多馈入系统的交流等值网络为感性占优，其中，所述目标新能源多馈入系统的交流等值网络中的电容和电阻的影响忽略不计；基于所述目标新能源多馈入系统的新能源变流器的功率因数
、
所述目标新能源多馈入系统的储能变流器的功率因数
、
所述目标新能源多馈入系统的各个新能源变流器的端口电压间的相角差以及所述目标新能源多馈入系统的各个储能变流器的端口电压间的相角差，将所述目标新能源多馈入系统的端口的输入和输出特性在预设的平衡点进行线性化处理，得到所述目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程，其中，所述闭环特征方程包括新能源变流器和交流电网动态模型
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程为：
det(Y
PED
(s)+Y
grid
(s))
＝0其中，其中，其中，其中，
Y
PED
(s)
为新能源和储能变流器的导纳传递函数矩阵；
Y
grid
(s)
为交流网络的导纳传递函数矩阵；
Y
PED_out
(s)
为变流器发出功率时的导纳传递函数矩阵；
s
为拉普拉斯算子；
diag(
·
)
表示块对角阵，
S
Bi
和
S
Bj
分别为第
i
和
j
个变流器的额定容量，其中
i
＝1，2，
…
，
n+k
，对应节点连接新能源变流器或发出功率的储能变流器；
j
＝
n+k+1
，
…
n+m
，对应节点连接吸收功率的储能变流器；表示
Kronecker
积；
B
为消去内部无源节点的戴维南等效导纳矩阵
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标新能源多馈入系统的闭环特征方程进行等价变换处理，包括：将所述目标新能源多馈入系统在频域下的闭环特征方程等价变换为
n+m
个等效单馈入系统的闭环特征方程的乘积；其中，
n+m
个等效单馈入系统的闭环特征方程的乘积表示为：其中，
П
表示连乘；
Y
PED_out
(s)
为变流器发出功率时的导纳传递函数矩阵；
i
，
j
为变量；
λ
i
为拓展导纳矩阵的正特征值
(i
＝1，2，
…
，
n+k)
；
λ
j
为拓展导纳矩阵的负特征值
(j
＝
n+k+1
，
…
n+m)
；其中，拓展矩阵表示为：其中，
Y
eq
表示拓展矩阵；
s
为拉普拉斯算子；
diag(
·
)
表示块对角阵，
S
Bi
和
S
Bj
分别为第
i
和
j
个变流器的额定容量，其中
i
＝1，2，
…
，
n+k
，对应节点连接新能源变流器或发出功率的储能变流器；
j
＝
n+k+1
，
…
n+m
，对应节点连接吸收功率的储能变流器
。5.
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：代江，郝艺，李诗旸，辛焕海，陈雁，姚文峰，李博文，刘昕宇，赵利刚，涂思嘉，翟鹤峰，袁豪，李俊杰，孙鹏伟，张帆，安甦，张青青，刘明顺，贺先强，朱灵子，蒲清昕，姜有泉，朱思霖，王国松，吴应双，田石金，赵倩，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司浙江大学，
类型：发明
国别省市：