[发明专利]一种光伏并网电力系统频率暂态稳定性分析方法

说明书

本发明公开一种光伏并网电力系统频率暂态稳定性分析方法。该模型首先对规模化光伏并网系统进行建模和分析，构建了一种规模化光伏并网系统建模方法及光伏并网系统多重故障扰动模型；在此基础上，构建了一种不同光伏渗透率下大扰动对系统频率波动的影响分析方法，研究了光伏高渗透率电网大扰动对系统频率稳定性的影响，并以最大频率偏差为指标确定出了系统可接纳光伏最大容量的区间；其次，提出了基于曲面拟合的光伏接入节点频率动态特性的评价分析与预测方法，并给出了不同并网点高渗透率光伏接入的临界值；最后，构建了基于大容量机组调频参数优化的改善措施，提高了规模化光伏接入后的系统暂态频率稳定性。

技术领域

本发明涉及电力系统中频率稳定性分析领域，具体地涉及一种光伏并网电力系统频率暂态稳定性分析方法。

背景技术

太阳能光伏发电作为最具利用潜能的、普遍的、无尽的清洁能源发电方式，备受电力从业者和研究人员瞩目。然而，光伏出力具有随机性、间歇性、无机械转动惯量、不参与系统调频等特点，光伏发电的大规模接入影响着电网的安全稳定运行，给电网控制带来新挑战，使得现有控制模式难以保证电力系统安全。因此，在机理分析层面，深入研究规模化光伏接入对电力系统暂态频率稳定性的作用机理，并在光伏发电单元建模的基础上进行仿真验证，对进一步提出如何改善并网后系统暂态稳定性具有基础的理论指导作用。在稳定性评价层面，研究大规模光伏并网后系统节点频率特性，提出系统频率支撑能力评价方法对工程实践具有参考价值。在稳定性改善措施层面，提出大规模光伏并网后调频切实可行的措施，对电力系统安全稳定运行具有实际意义。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种光伏并网电力系统频率暂态稳定性分析方法，本发明能够实现对光伏并网条件下系统受扰动后的频率动态特性的有效分析，实现光伏接入节点频率动态特性的评价与预测，并能增大系统临界扰动量，明显改善系统的频率稳定性。

为实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种光伏并网电力系统频率暂态稳定性分析方法，本发明所述的方法具体地包括以下几个部分：

Ⅰ.一种规模化光伏并网系统建模方法及光伏并网系统多重故障扰动模型；

Ⅱ.一种不同光伏渗透率下大扰动对系统频率波动的影响分析方法；

Ⅲ.一种光伏接入节点的频率动态特性评价与预测方法；

Ⅳ.一种基于大容量机组调频参数优化的频率稳定性改善措施。

进一步地，本发明所述的一种规模化光伏并网系统模型的构建方法为：基于 PSD-BPA软件搭建规模化光伏并网系统模型，模型由多个光伏发电单元和并网系统模型构成。所述的光伏发电单元由三部分模块组成：光伏电池阵列、低压箱式变压器和电压型逆变器及其控制系统；所述光伏并网系统模型结构为：多个光伏发电单元并联接入，首先经过升压变电器升压，然后通过通道110kV汇集线路将光伏发电系统的有功输送到汇集站，规模化光伏并网系统包括了若干条光伏发电汇集支路的并联传输。

进一步地，所述的一种光伏并网系统多重故障扰动模型的构建方法为：基于n台常规发电机组系统在节点k处发生多重故障的扰动模型，将其中m台常规机组替换为光伏发电机组，得到光伏并网系统多重故障扰动模型：

式中：ΔP_ei和ΔP分别表示第i台发电机组电磁功率的变化量和扰动功率；P_sik表示节点i、k间的整步功率系数；T_Ji和R_i分别表示第i台发电机的惯性时间常数和调差系数。n表示剩余常规机组的台数。

进一步地，所述的一种不同光伏渗透率下大扰动对系统频率波动的影响分析方法，包括以下步骤：

步骤1：设置电力系统内某节点为光伏接入节点；

步骤2：确定系统常规机组装机容量最大的节点，令光伏渗透率分别为该节点常规机组装机容量的0～100％；