[发明专利]受制于频率稳定性约束的无惯量电源接入能力估算方法

说明书

本发明公开了一种估算受制于系统暂态频率稳定性约束的无惯量电源接入能力的方法，包括以下步骤：确定与频率特性相关的系统参数和频率稳定的边界；确定大功率扰动故障的类别；针对不同的故障扰动类型，估算各类扰动故障下的常规机组的最小开机台数和无惯量电源的最大出力；估算系统受制于频率稳定性约束的无惯量电源的接入能力。本发明能够评估系统的频率稳定性，指导电网运行方式的安排和电网调度，也能够指导电网的规划。

技术领域

本发明涉及一种受制于频率稳定性约束的无惯量电源接入能力估算方法，属于电力系统及其自动化技术领域。

背景技术

随着特高压直流容量和分布式新能源并网容量的不断增大，传统的同步发电机不断被取代，一方面系统面临大容量功率缺额故障的风险加大，同时由于系统的惯量和一次调频能力不断减小，多直流馈入电网的频率失稳风险逐渐增大。

常规机组的转动惯量体现机组对频率变化的缓冲能力，保证在负荷扰动量比较大时，发电机有充裕时间实现有功功率的调整，与机组的实际出力和旋备的多少并无关系。风电、光伏等新能源与常规机组不同，等效转动惯量很小，并且缺乏相关频率调节功能，同时实际出力与系统电压水平密切相关，在系统电压大幅度波动情况下，实际出力将发生变化，给系统的频率安全带来威胁。目前，虽然有学者提出了新能源参与一次调频的虚拟惯量控制，但是这种控制方式需要在正常运行方式下留有足够的备用容量才能发挥作用，本质上也属于一次调频，与同步机转动惯量对于系统频率稳定的作用有所区别。

在系统的无惯量或者弱惯量的直流和新能源大容量接入的背景下，如何估算出受制于系统暂态频率稳定性约束的无惯量电源的接入能力对电网运行方式的安排和电网调度具有重要的意义。

发明内容

针对系统的无惯量或者弱惯量的直流和新能源大容量接入的背景下，考虑系统同步惯量对频率稳定性的作用，如何估算出受制于系统暂态频率稳定性约束的无惯量电源的接入能力，本发明提出了一种估算受制于系统暂态频率稳定性约束的无惯量电源接入能力的方法。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种估算受制于系统暂态频率稳定性约束的无惯量电源接入能力的方法，包括以下步骤：

基于预先采集的与频率特性相关的系统参数确定系统大功率扰动故障的类别；

针对不同的故障扰动类型，估算各类扰动故障下的常规机组的最小开机台数和无惯量电源的最大出力；

估算出该系统受制于频率稳定性约束的无惯量电源的接入能力。

进一步地，所述系统参数包括系统总负荷量、常规发电机组的平均动能、平均最小出力、系统额定频率和频率稳定的边界；

所述频率稳定的边界包括：系统可承受的频率最大变化率和最大频率偏差。

进一步地，确定系统大功率扰动故障的类别的方法如下：

对于故障扰动导致系统中存在永久性或者持续时间超过阈值的功率缺额划分为功率缺额故障；

对于导致系统瞬时功率缺额且能够在预设时间内恢复的故障划分为功率冲击故障；

对于由非直接功率缺额故障间接导致的功率扰动量与无惯量电源出力相关的瞬时功率扰动划分为不确定性功率扰动故障。

再进一步地，估算不同的故障扰动类型下系统所需的常规机组的最小开机台数和无惯量电源的最大出力的方法，具体方法包括如下：

对于功率缺额故障，根据系统可承受的频率最大变化率、系统最大频率偏差以及功率缺额故障下紧急控制的响应延时计算功率缺额故障对应的频率稳定的边界；