[发明专利]一种高比例直流高比例新能源的受端电网强度评估方法

说明书

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种高比例直流高比例新能源的受端电网强度评估方法，通过阻抗建模的方法建立光伏端口的线性化模型，分析交流网络雅克比矩阵最小模特征值对矩阵元素的灵敏度矩阵，得到光伏电站接入能够改善系统的静态稳定性的结论；利用初等行列变换和Schur变换得到不含光伏的系统降阶雅克比矩阵，对系统特征方程进行模态分解得到多个等效单馈入系统，计算系统雅克比矩阵的最小特征根及其对应的特征向量，并计算得到其临界广义短路比，并基于模态摄动理论，将光伏接入后的系统看做不含光伏馈入系统的摄动，对原有的临界广义短路比进行修正，得到含大型光伏电站的多馈入直流系统广义的临界广义短路比。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种高比例直流高比例新能源的受端电网强度评估方法。

背景技术

由于我国能源和负荷分布呈现水电资源集中于西南部地区，风、光、火电资源集中于西北部地区，负荷中心集中于中东部及东部沿海地区的高度逆向分布特点，远距离、大容量、跨区域的电力输送通道建设显得尤为迫切。近些年来，随着电网换相高压直流输电技术的快速发展及投运，多回直流落点集中于同一交流受端电网的直流多馈入系统已经在我国三华及南方电网中形成。

“十三五”期间，随着受端电网中风电/光伏发电规模和直流外受电规模的高速发展，华东电网已发展为以高比例新能源和高比例电力电子设备为主要特征的高比例直流高比例新能源系统。截至2019年底，华东地区风电、光伏及地方电厂合计装机超过6000万千瓦。与此同时，多回特高压直流集中馈入后，华东电网发展为一个大型的受端电网，全面进入交直流特高压混联运行新阶段，电网运行特性发生深刻变化，“强直弱交”特性进一步显现。高占比的新能源发电代替同步机和多回大容量直流集中馈入将是未来电网发展面临的突出问题之一，存在的主要问题是高比例直流高比例新能源系统是否能够提供坚强的电压支撑，以及如何优化运行方式以保障受端电网安全稳定运行。

新版《电力系统安全稳定导则》要求新能源和直流规模都需要与电网强度相匹配，但电网强度量化至今缺乏成熟的分析方法和有效的计算工具。因此，需要研究电网强度实用化刻画方法，确定边界条件、阈值和分析流程，从而提高电网的安全稳定水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高比例直流高比例新能源的受端电网强度评估方法，克服了现有技术的不足，利用模态摄动理论，能够准确判断高比例直流和高比例新能源受端电网强度和稳定裕度。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种高比例直流高比例新能源的受端电网强度评估方法，具体包括以下步骤：

步骤一、通过阻抗建模的方法建立光伏端口的线性化模型，分析交流网络雅克比矩阵最小模特征值对矩阵元素的灵敏度矩阵，得到光伏电站接入能够改善系统的静态稳定性；

步骤二、不考虑光伏电站接入，基于交流网络雅克比矩阵和直流雅克比矩阵，计算得到不含光伏馈入后的系统雅可比矩阵，并利用矩阵初等行列变换和Schur变换将交流系统节点进行压缩，得到系统的降阶雅可比矩阵；

步骤三、基于系统的降阶雅可比矩阵奇异的边界条件，并根据对系统特征方程进行模态分解后得到的多个等效单馈入系统，计算得到系统扩展雅克比矩阵的最小特征根及其对应的特征向量，并得到额定运行工况下的临界广义短路比CgSCR；

步骤四、考虑光伏电站接入后，基于交流网络雅克比矩阵、直流雅克比矩阵及光伏雅克比矩阵，计算得到加入光伏电站的系统雅克比矩阵，将加入光伏电站的系统雅克比矩阵同样经过初等行列变换和Schur变换进行压缩，得到加入光伏站的系统的降阶雅克比矩阵，并计算系统达到临界静态电压稳定时的边界条件；

步骤五、根据模态摄动理论，计算光伏电站接入后对系统特征方程的摄动量，并根据摄动量计算得到光伏电站接入后的系统广义短路比和临界广义短路比CgSCR′。