[发明专利]考虑调频特性的新能源电力系统等频差惯量估计方法

说明书

本发明公开了考虑调频特性的新能源电力系统等频差惯量估计方法，设置频率启动门槛值，频差和迭代终止门槛；将频率达到启动门槛值的时刻记为t₁，按照等频差原则确定时刻t₂和t₃；分别获取三个时刻所有新能源机组有功出力之和、负荷有功需求之和及系统频率变化率；将同步机转子运动方程拓展为含新能源出力的形式，经多次做差得到消去调频系数的新能源电力系统惯量；持续迭代计算，直到满足终止条件，从而确定新能源电力系统的同步机惯量。本发明方法仅需要新能源机组出力、负荷需求和系统频率响应等信息，并考虑同步机的一次调频特性，能够在新能源机组出力变化、负荷需求波动等因素影响下准确实时估计系统惯量，对电力系统的频率稳定控制具有重要意义。

技术领域

本发明属于新能源电力系统技术领域，具体涉及一种考虑调频特性的新能源电力系统等频差惯量估计方法。

背景技术

推动能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，已成为我国能源行业发展的重要战略和规划。为实现这一目标，必须大幅提高新能源和可再生能源比重，使清洁能源满足未来新增能源需求。然而，由于新能源机组本身不具备旋转惯量，则高比例的新能源接入必然会导致系统惯量水平显著下降，使得系统的频率稳定性变差。针对此类问题，研究人员已从系统角度或新能源发电角度出发，不断探索系统的频率稳定分析和控制方法。其中，如何准确获得新能源电力系统的惯量是一个极其关键而重要的问题。

然而，目前针对新能源电力系统惯性的研究难以准确估计系统惯量，其主要表现在：首先，新能源机组通过电力电子变换器大量接入电网，使得系统惯性在特点及形式上发生新的变化，无法通过传统的转子运动方程来计算新能源电力系统的惯量。其次，电网运行部门要求同步机具有参与系统一次调频的能力，因此调速器影响同步机有功出力的能力不容忽视，但现有的惯量估测方法往往忽略同步机的一次调频特性，从而导致系统惯量的估测误差较大。综上，必须充分考虑新能源出力的影响及同步机的调频特性，才能准确估计新能源电力系统的惯量，这对增强系统的频率支撑能力，保障电网的安全稳定运行和优化调度具有重要意义。

发明内容

为了解决上述由于新能源的高比例接入而导致惯量估计困难的问题，本发明目的是提供一种考虑调频特性的新能源电力系统等频差惯量估计方法。该方法通过实时量测新能源机组的有功出力、负荷需求和系统频率响应等信息，并考虑到同步机的一次调频特性，在新能源机组出力随机性变化、负荷需求波动等不良因素的影响下，准确实时地估计新能源电力系统的同步机惯量。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种考虑调频特性的新能源电力系统等频差惯量估计方法，包括如下步骤：

步骤1：设置频率启动门槛值f_st，频差Δf和迭代终止门槛ε；

步骤2：判断当前新能源电力系统的频率f是否达到频率启动门槛值，如达到，将频率达到频率启动门槛值的时刻设定为t₁，并按照“等频差”的条件确定时刻t₂和t₃；否则，重复进行步骤2；

步骤3：分别获取t₁、t₂和t₃三个时刻新能源电力系统所有风机的有功出力之和P_W、所有光伏机组的有功出力之和P_PV、所有母线负荷的有功需求之和P_L以及新能源电力系统频率变化率

步骤4：将同步机的转子运动方程拓展为含风电和光伏机组出力的形式，并列写t₁,t₂,t₃三个时刻的频率暂态方程，然后对三个频率暂态方程两两做差；

步骤5：考虑到同步机的一次调频特性，采取再次做差的方式消去同步机的调频系数K_SG，从而得到新能源电力系统的同步机惯量观测值T_i；