[发明专利]含风电的电力系统频率响应模型建立方法和频率特性指标计算方法

权利要求书

1.含风电的电力系统频率响应模型建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)传统电力系统的发电机组类型是火电机组，将占系统总发电量比例为ρ的风电机组代替同等容量的火电机组接入电网；

(2)风电场风电机组采用虚拟惯性和桨距角减载的频率辅助控制策略，根据风电机组的转子运动方程，并采用小信号分析方法，建立风电机组的降解动态频率响应模型；

(3)根据传统电力系统的频率响应模型和建立的风电机组降解动态频率响应模型，建立计及风电调频的电力系统频率响应模型；

步骤(2)中风电机组的功率变化量，即风电机组的降解动态频率响应模型为：

其中s为拉普拉斯算子，v为实时的风速，△v(s)为风速变化量；△f(s)为频率变化量，中间参数为：

上式中R_w和k_w是虚拟惯性控制的参数，ω是转子转速，k_p是风能最大利用系数；k_C是风能利用系数对叶尖速比的偏导数，C_Pref是风能利用系数的参考值，λ_ref是叶尖速比的参考值，k_β是风能利用系数对桨距角的偏导数，k_b是桨距角控制的比例系数，H_w是风力发电机的惯性时间常数；

步骤(3)中建立的计及风电调频的电力系统频率响应模型为：

其中m₀，m₁，m₂，n₀，n₁，n₂，n₃分别是和风电机组、传统火电机组参数相关联的等值常数，△P_L(s)为负荷扰动量的频域表达式。

2.根据权利要求1所述的含风电的电力系统频率响应模型建立方法，其特征在于，计及风电调频的电力系统频率响应模型的时域表达式为：

其中A₀、A₁、B₀、B₁、p、ω_n、ζ_n是常数。

3.如权利要求2所述电力系统频率响应模型建立方法的含风电的电力系统频率特性指标计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)计及风电调频的电力系统频率响应模型如下：

获取时域表达式：

(2)根据计及风电调频的电力系统频率响应模型的时域表达式，计算电网动态频率特性指标，所述电网动态频率的特性指标是：初始频率变化率、最大频率偏差发生时刻、最大频率偏差、稳态频率偏差；

所述初始频率变化率IFCR计算式为：

其中△P_d为负荷扰动的时域表达式，H为火电机组的等效惯性时间常数；

所述最大频率偏差发生时刻t_max的计算为：对计及风电调频的电力系统频率响应模型时域表达式进行求导，令导数为零，此时求出的时间解即是最大频率偏差发生时刻t_max；

所述最大频率偏差△f_max的计算为：将t_max代入计及风电调频的电力系统频率响应模型时域表达式，此时求出的频率解即是最大频率偏差，△f_max＝△f(t_max)；

所述稳态频率偏差SFD的计算为：

其中△v_d为负荷扰动的时域表达式，D为火电机组的等效阻尼系数，R为火电机组的等效调差系数。