[发明专利]一种计及海上风电调频能力的电力系统频率态势预测方法

说明书

本发明公开了一种计及海上风电调频能力的电力系统频率态势预测方法，该方法基于火电、陆上风电、光伏、海上风电附加频率控制模块，首先建立聚合的电力系统频率响应模型。根据聚合的系统频率响应模型，建立电力系统频率特性模型，并得到系统频率变化频域表达式及频率变化时域表达式，基于频率特性传递函数定量计算初始频率变化率、最大频率偏差及稳态频率偏差，并对调频单元调频参数进行量化分析，本发明所提的计及海上风电调频能力的新型电力系统频率态势预测方法量化分析了沿海地区多资源参与调频下的系统频率特征，为新型电力系统频率态势预测提供了指导作用。

技术领域

本发明属于电力系统稳定控制分析领域，尤其涉及计及海上风电调频能力的电力系统频率态势预测方法。

背景技术

随着“双碳”目标下电力系统能源结构的低碳化转型，沿海地区的海上风电大规模并网。相较于陆上风电，海上风力发电机组可利用时间区间长、风速较为稳定且可利用体量大，其有功响应能力更强。因此，海上风电正成为新型电力系统发电资源开发利用的热点。由于新能源渗透率的快速提升，非同步发电机容量的增加使得电力系统调频能力快速减弱，频率稳定的安全问题逐渐显现出来。

现有针对沿海地区频率调制的策略大部分为电力系统单一化发电资源的控制方法。针对新型电力系统调频需求的急剧增加，该调频方向已无法满足新型电力系统频率调整的需求，且频率特性变化也无法充分体现系统调频架构的复杂化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种柔性直流输电系统高频振荡抑制方法，以解决沿海电力系统多资源参与调频下频率态势预测问题，具体由以下技术方案实现：

所述计及海上风电调频能力的电力系统频率态势预测方法，该方法包括：

步骤1)建立包括火电附加频率控制模块、陆上风电附加频率控制模块、光伏电附加频率控制模块以及海上风电附加频率控制模块的聚合的电力系统频率响应的传递模型；

步骤2)根据电力系统频率、功率的数量关系，建立电力系统频率特性模型；

步骤3)建立电力系统频率变化频域、时域模型；

步骤4)定量分析电力系统的包含初始频率变化率、最大频率偏差及稳态频率偏差的频率特征，最终得到系统频率态势预测分析指标。

所述计及海上风电调频能力的电力系统频率态势预测方法的进一步设计在于，步骤1)中，火电附加频率控制模块、陆上风电附加频率控制模块、光伏电附加频率控制模块以及海上风电附加频率控制模块按照并联的方式进行聚合；

所述传统火电附加频率控制模块的传递函数G_R(s)为

式(1)中，k_m为机械功率增益因数，F_H为原动机高压缸做功系数，T_R为再热时间常数，R为一次调频下垂系数，s为频域算子；

所述陆上风电附加频率控制模块的传递函数G_LandWind(s)为

式(2)中，T_ω为虚拟转子的惯性响应时间常数；k_df为转子惯性响应系数；ΔP_ω为转子惯性控制的调频功率；T_β为机组桨距角控制响应时间系数；k_pf1为一次调频系数；ΔP_β为变桨距控制提供功率变化量；Δf为电力系统频率变化量；ΔP_LandWind为陆上风电总功率变化量，

所述海上风电附加频率控制模块的传递函数G_SeaWind(s)为