一种风电装机容量的确定方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种风电装机容量确定方法和装置，先根据计算风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗；然后构建转移阻抗平方差变化函数；最后确定风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例，并确定风电装机容量。本发明专利技术提供的技术方案根据风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗构建转移阻抗平方差变化函数F，并对F求一阶导数，得到F最小时的风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例；本发明专利技术提供的技术方案根据风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例，并结合火电装机容量最终得到了风电装机容量，具体过程简单，易于实现。

A method and device for determining the installed capacity of wind power

【技术实现步骤摘要】
一种风电装机容量的确定方法和装置
本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种风电装机容量的确定方法和装置。
技术介绍
未来大规模风电远距离输送将成为风电消纳的主要形式，大规模风电并网后采用远距离送出涉及相关的稳定性分析成为研究热点。随着风电并网规模的增加，需要逐步减少传统同步电源的并网容量，因此迫切需要量化分析并网风电对送端系统稳定的影响。电气距离是衡量系统电气连接是否紧密的最直接指标之一，大规模风电接入送端系统，改变了送端系统的电气导纳特性，迫切需要开展衡量大规模风电接入对送端系统影响的分析。已经有很多学者对风电装机容量进行了卓有成效的研究，提出了多种风电接纳能力评估方法，通常可以分为工程化方法、数值仿真法、制约因素法和数学优化法。其中的工程化方法主要根据历史经验通过估算的方法获得评估结果；数值仿真法主要通过仿真实验得到结果；制约因素法主要考虑制约风电接纳的因素，如电压稳定性、电能质量、系统调峰能力、网络传输能力等来评估风电接纳能力；数学优化法则通过构建优化模型，综合考虑多种约束条件来评估系统的风电接纳能力。目前的风电装机容量确定方法多以风电穿透功率极限为指标借鉴现有工程法和数学分析法来评价电网的风电接纳能力，不存在基于风电并网影响送端系统中风电机组的风电比例的风电装机容量的相关分析。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例的风电装机容量确定方法和装置，先根据电力系统阻抗等值模型计算风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗；然后根据风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗构建转移阻抗平方差变化函数；并根据转移阻抗平方差变化函数确定风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例，最终根据风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例得到了风电装机容量。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种风电装机容量的确定方法，包括：根据电力系统阻抗等值模型计算风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗；根据风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗构建转移阻抗平方差变化函数；根据转移阻抗平方差变化函数确定风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例，并根据风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例确定风电装机容量。所述电力系统阻抗等值模型包括送端系统、输电线路和受端系统，所述送端系统通过输电线路连接受端系统；所述送端系统包括并列运行的火力发电系统和风力发电系统；所述受端系统包括火力发电系统；所述输电线路采用π型等值电路。所述π型等值电路包括阻抗支路以及与阻抗支路均并联的送端导纳支路和受端导纳支路。所述根据电力系统阻抗等值模型计算风电并网前π型等值电路的互阻抗包括：建立如下式的风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵：其中，Y1表示风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵；j表示虚数单位；XL表示输电线路的阻抗；XdT2表示受端系统中火力发电系统的阻抗，且XdT2＝Xd2′+XT2，Xd2′表示受端系统中火电机组的阻抗，XT2表示受端系统中变压器的阻抗；d表示送端系统的导纳，且d＝[(1-k)N]/XdT1，N表示送端系统中火电机组的台数，k表示送端系统中风电机组的风电比例；对Y1进行降维处理，得到如下式的降维处理后的风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵：其中，Y′1表示降维处理后的风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵，Y′SS1表示风电并网前π型等值电路中送端导纳支路的自导纳，Y′RR1表示风电并网前π型等值电路中受端导纳支路的自导纳，Y′SR1表示风电并网前π型等值电路中送端导纳支路与受端导纳支路之间的互导纳，Y′RS1表示风电并网前π型等值电路中受端导纳支路与送端导纳支路之间的互导纳，另Y′11＝Y′SR1＝Y′RS1，Y′11表示风电并网前π型等值电路的互导纳，Y′SS1、Y′RR1、Y′11分别按下式计算：其中，XdT1表示送端系统中火力发电系统的阻抗，且XdT1＝Xd1′+XT1，Xd1′表示送端系统中火电机组的阻抗，XT1表示送端系统中变压器的阻抗；根据Y′11计算如下式的风电并网前π型等值电路的互阻抗：其中，X′11表示风电并网前π型等值电路的互阻抗。根据电力系统阻抗等值模型计算风电并网后π型等值电路的互阻抗包括：建立如下式的风电并网后电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵：其中，Y2表示风电并网后电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵，rW表示风力发电系统的单位等效负电阻，XW表示风力发电系统的单位等效负电抗；对Y2进行降维处理，得到如下式降维处理后的风电并网后电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵：其中，Y′2表示降维处理后的风电并网后电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵，Y′SS2表示风电并网后π型等值电路中送端导纳支路的自导纳，Y′RR2表示风电并网后π型等值电路中受端导纳支路的自导纳，Y′SR2表示风电并网后π型等值电路中送端导纳支路与受端导纳支路之间的互导纳，Y′RS2表示风电并网后π型等值电路中送端导纳支路与送端导纳支路之间的互导纳，且Y′22＝Y′SR2＝Y′RS2，Y′22表示风电并网后π型等值电路的互导纳，Y′SS2、Y′RR2和Y′22分别按下式计算：根据Y′22计算如下式的风电并网后π型等值电路的互阻抗：其中，X'22表示风电并网后π型等值电路的互阻抗。根据风电并网前π型等值电路的等值阻抗和风电并网后π型等值电路的等值阻抗构建如下式的转移阻抗平方差变化函数：其中，F表示转移阻抗平方差变化函数，n、m为中间量，且m＝1/(XdT2+XL)-1/XL，n＝N/XdT1。所述根据转移阻抗平方差变化函数确定风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例包括：对F求一阶导数，得到如下式的F最小时的风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例：其中，km表示风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例。所述根据风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例确定风电装机容量包括：根据km确定如下式的风电装机容量：其中，SW表示风电装机容量，SG表示火电装机容量。本专利技术还提供一种风电装机容量的确定装置，包括：计算模块，用于根据电力系统阻抗等值模型计算风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗；构建模块，用于根据风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗构建转移阻抗平方差变化函数；确定模块，用于根据转移阻抗平方差变化函数确定风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例，并根据风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例确定风电装机容量。所述电力系统阻抗等值模型包括送端系统、输电线路和受端系统，所述送端系统通过输电线路连接受端系统；所述送端系统包括并列运行的火力发电系统和风力发电系统；所述受端系统包括火力发电系统；所述输电线路采用π型等值电路。所述π型等值电路包括阻抗支路以及与阻抗支路均并联的送端导纳支路和受端导纳支路。所述计算模块具体用于：建立如下式的风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵：其中，Y1表示风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵；j表示虚数单位；XL表示输电线路的阻抗；XdT2表示受端系统中火力发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电装机容量的确定方法，其特征在于，包括：根据电力系统阻抗等值模型计算风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗；根据风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗构建转移阻抗平方差变化函数；根据转移阻抗平方差变化函数确定风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例，并根据风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例确定风电装机容量。

【技术特征摘要】
1.一种风电装机容量的确定方法，其特征在于，包括：根据电力系统阻抗等值模型计算风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗；根据风电并网前π型等值电路的互阻抗和风电并网后π型等值电路的互阻抗构建转移阻抗平方差变化函数；根据转移阻抗平方差变化函数确定风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例，并根据风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例确定风电装机容量。2.根据权利要求1所述的风电装机容量的确定方法，其特征在于，所述电力系统阻抗等值模型包括送端系统、输电线路和受端系统，所述送端系统通过输电线路连接受端系统；所述送端系统包括并列运行的火力发电系统和风力发电系统；所述受端系统包括火力发电系统；所述输电线路采用π型等值电路。3.根据权利要求2所述的风电装机容量的确定方法，其特征在于，所述π型等值电路包括阻抗支路以及与阻抗支路均并联的送端导纳支路和受端导纳支路。4.根据权利要求3所述的风电装机容量的确定方法，其特征在于，所述根据电力系统阻抗等值模型计算风电并网前π型等值电路的互阻抗包括：建立如下式的风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵：其中，Y1表示风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵；j表示虚数单位；XL表示输电线路的阻抗；XdT2表示受端系统中火力发电系统的阻抗，且XdT2＝Xd2′+XT2，Xd2′表示受端系统中火电机组的阻抗，XT2表示受端系统中变压器的阻抗；d表示送端系统的导纳，且d＝[(1-k)N]/XdT1，N表示送端系统中火电机组的台数，k表示送端系统中风电机组的风电比例；对Y1进行降维处理，得到如下式的降维处理后的风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵：其中，Y1'表示降维处理后的风电并网前电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵，Y′SS1表示风电并网前π型等值电路中送端导纳支路的自导纳，Y′RR1表示风电并网前π型等值电路中受端导纳支路的自导纳，Y′SR1表示风电并网前π型等值电路中送端导纳支路与受端导纳支路之间的互导纳，Y′RS1表示风电并网前π型等值电路中受端导纳支路与送端导纳支路之间的互导纳，另Y′11＝Y′SR1＝Y′RS1，Y′11表示风电并网前π型等值电路的互导纳，Y′SS1、Y′RR1、Y′11分别按下式计算：其中，XdT1表示送端系统中火力发电系统的阻抗，且XdT1＝Xd1′+XT1，Xd1′表示送端系统中火电机组的阻抗，XT1表示送端系统中变压器的阻抗；根据Y1'1计算如下式的风电并网前π型等值电路的互阻抗：其中，X′11表示风电并网前π型等值电路的互阻抗。5.根据权利要求4所述的风电装机容量的确定方法，其特征在于，根据电力系统阻抗等值模型计算风电并网后π型等值电路的互阻抗包括：建立如下式的风电并网后电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵：其中，Y2表示风电并网后电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵，rW表示风力发电系统的单位等效负电阻，XW表示风力发电系统的单位等效负电抗；对Y2进行降维处理，得到如下式的降维处理后的风电并网后电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵：其中，Y′2表示降维处理后的风电并网后电力系统阻抗等值模型的节点导纳矩阵，Y′SS2表示风电并网后π型等值电路中送端导纳支路的自导纳，Y′RR2表示风电并网后π型等值电路中受端导纳支路的自导纳，Y′SR2表示风电并网后π型等值电路中送端导纳支路与受端导纳支路之间的互导纳，Y′RS2表示风电并网后π型等值电路中送端导纳支路与送端导纳支路之间的互导纳，且Y′22＝Y′SR2＝Y′RS2，Y′22表示风电并网后π型等值电路的互导纳，Y′SS2、Y′RR2和Y′22分别按下式计算：根据Y′22计算如下式的风电并网后π型等值电路的互阻抗：其中，X′22表示风电并网后π型等值电路的互阻抗。6.根据权利要求5所述的风电装机容量的确定方法，其特征在于，根据风电并网前π型等值电路的等值阻抗和风电并网后π型等值电路的等值阻抗构建如下式的转移阻抗平方差变化函数：其中，F表示转移阻抗平方差变化函数，n、m为中间量，且m＝1/(XdT2+XL)-1/XL，n＝N/XdT1。7.根据权利要求6所述的风电装机容量的确定方法，其特征在于，所述根据转移阻抗平方差变化函数确定风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例包括：对F求一阶导数，得到如下式的F最小时的风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例：其中，km表示风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例。8.根据权利要求7所述的风电装机容量的确定方法，其特征在于，所述根据风电并网后送端系统中风电机组的最优风电比例确定风电装机容量包括：根据km确定如下式的风电装机容量：

【专利技术属性】
技术研发人员：李琰，迟永宁，汤海雁，田新首，牟澎涛，魏林君，刘超，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11