[发明专利]基于双网格差分法的含风电电力系统频率特征分析方法

说明书

一种基于双网格差分法的含风电电力系统频率特征分析方法，包括以下步骤：S1、建立含风电电力系统功率波动模型；S2、建立电力系统随机动力学模型；S3、建立含风电电力系统一次调频模型；S4、分析含风电电力系统一次调频模型特点，得到含风电电力系统随机动力学模型的FPK方程；S5、求解含风电电力系统频率概率分布密度函数。本设计通过建立含风电电力系统的一次调频模型，进而得到关于系统频率概率分布密度函数的FPK方程，并采用双网格差分迭代数值算法，结合有限元法和有限差分法的优点，准确快速地获得系统频率的概率分布函数，为电网调频能力分析、调频参数优化、机组经济运行等提供参考。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于双网格差分法的含风电电力系统频率特征分析方法，主要适用于提高分析准确度与分析效率。

背景技术

电力系统频率是衡量电能质量的重要标准之一，也是描述电网中发电和用电功率平衡的重要参数。新型电力系统中的新能源出力占比不断提高，常规传统机组被大量 替代，电力系统的惯性支撑能力和频率调节能力发生变化；另外，新能源出力的随机 性增加了电力系统功率波动的复杂性，系统频率概率分布特性的分析难度增大。

一般情况下，由于负荷波动呈现正态分布，电力系统频率的概率分布也是呈现正态分布的。电网实际运行过程中，电力系统的调频环节存在大量非线性因素，如调速 器死区环节、气阀门特性、机组出力限幅环节等。上述一系列因素的影响下，系统频 率的概率分布已经不是简单的正态分布。对电力系统频率概率分布问题的常用研究方 法有两种：一是采用随机信号分析方法进行研究，但是通过分段分析获得的系统频率 概率分布曲线不连续，与电网实际情况有一定偏差；二是通过时域仿真的方法得到一 系列频率数据并对其统计分析，长时间时域仿真具有普适性，但运算量巨大且机理不 明确。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的分析准确度低、分析效率低的缺陷与问题，提供一种分析准确度高、分析效率高的基于双网格差分法的含风电电力系统频率 特征分析方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种基于双网格差分法的含风电电力系统频率特征分析方法，包括以下步骤：

S1、建立含风电电力系统功率波动模型；

S2、建立电力系统随机动力学模型；

S3、建立含风电电力系统一次调频模型；

S4、分析含风电电力系统一次调频模型特点，得到含风电电力系统随机动力学模型的FPK方程；

S5、求解含风电电力系统频率概率分布密度函数。

步骤S1具体包括以下步骤：

S11、计算修正后的风电功率波动标准差

上式中，a为风电功率波动时间尺度系数，表示风电出力变化量随时间尺度变化而变化的规律；z_α1为标准正态分布α1分位点，表示风电功率波动分布特性；η为风 电出力占比；b为风电功率波动平滑效应指数，表示风电的空间平滑效应；

S12、计算含风电电力系统总功率波动X：

X＝X_W+X_L～N(0，σ^*2) (2)

上式中，负荷功率波动X_L、风电功率波动X_W相互独立且均服从正态分布，其中σ^*为风电接入后的波动强度，σ₁为负荷功 率波动标准差。

步骤S2中，电力系统随机动力学模型为：