[发明专利]一种评估风电场功率波动影响电网运行安全风险的方法

说明书

技术领域

本发明属电力系统及其自动化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种评估风电场功率波动影响电网运行安全风险的方法。

背景技术

风电功率的波动特性是其对接入电网安全稳定运行产生影响的根本原因。当并网风电装机容量增长到一定规模时，风电功率不可掌控的波动将对电网安全稳定运行造成危害。评估风电输出功率波动影响接入电网安全稳定运行的风险，从而采取针对性的防控措施，是保证电网安全可靠消纳风电的基础。

强制性电力行业标准《电力系统安全稳定导则》明确了电网运行的基本要求，规范了电力系统承受扰动能力的安全稳定标准，为开展电网安全稳定分析工作提供了原则和依据。在线安全稳定分析技术已经得到广泛应用，根据EMS提供的电网运行方式，对指定的预想故障，进行安全稳定评估和控制决策的分析计算，为调度运行人员掌控电网提供了重要的技术支撑。目前实现的在线安全稳定分析是基于确定性的理念，没有计及风电功率波动导致电网运行方式出现的不确定性和风电功率波动对电网的冲击。

风电机组出力预测精度达到一定水平，结合负荷预测、常规机组发电计划和检修计划，能够形成未来时刻、具有概率特征的电网运行方式，能够预测风电功率波动情况。

因此，评估风电场功率波动影响电网运行安全风险，从而采取有效措施规避风电场功率波动影响电网运行安全风险的技术条件已经具备。

发明内容

本发明的目的是：提供一种评估风电场功率波动影响电网运行安全风险的方法，为进行有针对性的防控风电场功率波动影响电网运行安全风险决策奠定技术基础，从而支撑大电网安全可靠消纳大规模风电。

本发明根据风电场功率实测和超短期预测信息，针对相邻时段，识别风电场功率波动状态，判断为平稳波动状态或急剧波动状态。以安全稳定裕度不能满足要求作为危害后果，根据风电场功率波动状态，选取电网运行安全风险的评估方法。如果电网中风电场功率波动处于平稳波动状态，则只进行风电功率波动平稳后的电网运行安全风险评估；如果电网中风电场功率波动处于急剧波动状态，则进行风电场功率急剧波动影响电网运行安全风险评估和风电功率波动平稳后的电网运行安全风险评估。由此，实现对风电场功率波动影响电网运行安全风险的全面评估，为降低风电场功率波动对电网运行的不良影响提供决策依据。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1）在调度中心汇集具有概率特征的风电场超短期功率预测信息，以及电网运行实测信息、负荷预测信息、常规机组发电计划信息和检修计划信息。

2）确定要评估风电场功率波动的起始时刻后，选取从该时刻开始的、连续的两个时刻t_i和t_i+1，针对每个风电场，根据实测/预测的风电功率信息，判断风电功率波动状态。如果电网中风电场处于功率急剧波动状态，则进行步骤3）。如果电网中的风电场都处于功率平缓波动状态，则先将风电场功率急剧波动影响电网运行安全风险值R_TE置成0，然后转步骤5）。

判断风电功率波动状态的方法如下：

（1）比较两个时刻的风电功率P_i和P_i+1，以|P_i-P_i+1|大于门槛值ThP作为判据，确定风电功率急剧波动的风电场。

对于装机容量小于500MW的风电场，ThP取值为25MW；对于装机容量超过500MW的风电场，ThP可取为P_max*5%，其中P_max是风电场的装机容量。

（2）如果至少有1个风电场的风电功率急剧波动，则确定电网中风电场功率急剧波动状态；否则，确定电网中风电场功率平缓波动状态。

3）以风电场功率急剧波动作为扰动，分析评估电网安全稳定裕度。实现方法如下：

（1）根据电网运行实测信息、负荷预测信息、常规机组发电计划信息和检修计划信息，结合风电场功率预测信息，形成风电场功率波动前的电网运行方式。

（2）针对功率急剧波动的各个风电场，根据风电功率P_i和P_i+1，以(P_i+1-P_i)为风电场输出功率突变量，分别形成各个风电场功率波动的预想故障。

（3）对每个预想故障，基于计及安全稳定控制装置/系统和低频低压减载等第二、三道防线装置的动作特性的时域仿真和安全稳定量化分析，计算暂态和动态安全稳定裕度。