电力系统惯量-一次调频能力需求的联合确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统惯量

【技术实现步骤摘要】
电力系统惯量
‑
一次调频能力需求的联合确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统仿真及分析
，并且更具体地，涉及一种电力系统惯量
‑
一次调频能力需求的联合确定方法及系统。

技术介绍

[0002]系统频率稳定性与惯量和一次调频能力相关，因此系统的惯量
‑
调频联合需求来源于频率稳定约束。传统电力系统中由于同步发电机提供了充足的惯量，因此频率稳定约束通常反映在对系统一次调频能力的需求上。近年来，风电、光伏、直流等电力电子型电源大规模接入电网。一方面，区别于常规电源同步发电机，逆变器并网电源的机组转速、注入功率都和系统频率解耦，无法向电网提供有效惯量。另一方面，新能源、直流的主动频率控制技术又拓展了系统调频能力的来源。因此，在以惯量不足、调频控制灵活为新特征的高比例新能源电力系统中，确定惯量
‑
调频联合需求的必要性得到了广泛关注。
[0003]系统最小惯量需求已经得到了一定的关注，但是现有的系统最小惯量需求评估通常在给定的调频能力下开展，无法适用高比例新能源电力系统调频控制灵活的新特征。由于在特定调频能力下部分频率问题体现不出来，因此无法对频率约束进行全面考虑，通常关注点在频率变化率、频率偏差暂态值越限等常规约束条件，较少涉及到“强调频低惯量”场景下的频率振荡风险约束、稳态频率偏差越限等约束条件。
[0004]针对以上问题，急需一种电力系统惯量
‑
一次调频能力需求联合确定方法。

技术实现思路

>[0005]本专利技术提出一种电力系统惯量
‑
一次调频能力需求的联合确定方法及系统，以解决如何高效地确定电力系统惯量
‑
一次调频能力需求的问题。
[0006]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电力系统惯量
‑
一次调频能力需求的联合确定方法，所述方法包括：
[0007]获取电力系统运行数据，并基于所述电力系统运行数据和系统频率响应分析模型，确定模型参数；
[0008]基于所述模型参数中的系统等效惯性时间常数和等效发电调频系数建立表征惯量
‑
一次调频能力需求的T
j
‑
K平面；
[0009]基于频率稳态偏差约束的第一解析关系，在所述T
j
‑
K平面上确定第一可行区域；
[0010]基于频率变化率最大值约束的第二解析关系，在所述T
j
‑
K平面上确定第二可行区域；
[0011]基于所述系统等效惯性时间常数和等效发电调频系数，确定系统频率动态曲线，并根据当前的系统频率动态曲线确定暂态频率偏差最大值；
[0012]当当前的暂态频率偏差最大值等于预设暂态频率偏差阈值时，在所述T
j
‑
K平面上确定第三可行区域；
[0013]当当前的系统频率动态曲线满足振荡约束时，在所述T
j
‑
K平面上确定第四可行区
域；
[0014]基于所述第一可行区域、第二可行区域、第三可行区域和第四可行区域的交集，确定系统惯量
‑
一次调频能力需求。
[0015]优选地，其中所述基于所述电力系统运行数据和系统频率响应分析模型，确定模型参数，包括：
[0016][0017][0018][0019][0020]其中，α表示发电容量与负荷容量的比值，即发电负荷比，T
j
为系统等效惯性时间常数；S
GNi
为第i台并网同步机容量；T
ji
为第i台并网同步机的惯性时间常数；为并网同步机平均惯性时间常数；S
L
为负荷容量；K
Gi
为第i台并网同步机调频系数；K
G
为等效发电调频系数；为并网同步机平均调频系数；ΔP
Gmax
为等效发电可用调频容量；Δp
i
为第i台并网同步机可用调频容量占机组额定容量的比例；为平均可用调频容量占比；X表示调速器等效参数，包括：油动机比例系数K
m
、油动机开启/关闭时间常数T
m
、油动机行程反馈环节时间常数T
L
、高压缸功率自然过调系数λ、高压缸功率比例F
HP
、再热器时间常数T
RH
和蒸汽容积时间常数T
CH
；下标i表示第i台并网同步机的参数；n为机组的数量。
[0021]优选地，其中所述基于频率稳态偏差约束的第一解析关系，在所述T
j
‑
K平面上确定第一可行区域，包括：
[0022]在所述T
j
‑
K平面上第一可行区域满足：
[0023][0024]Δf
s
≤Δf
sc
，
[0025]其中，ΔP
Gmax
为等效发电可用调频容量；K
G
为等效发电调频系数；Δf
s
为稳态频率偏差；Δf
sc
为预设稳态频率偏差阈值；ΔP
d
为扰动功率；K
L
为负荷调频系数；Δf
lim
为最大可用调频容量对应的频率偏差。
[0026]优选地，其中所述基于频率变化率最大值约束的第二解析关系，在所述T
j
‑
K平面
上确定第二可行区域，包括：
[0027]在所述T
j
‑
K平面上第二可行区域满足：
[0028][0029]其中，频率变化率最大值(df/dt)
max
小于预设频率变化率阈值(df/dt)
c
；ΔP
d
为扰动功率；T
j
为系统等效惯性时间常数。
[0030]优选地，其中所述方法还包括：
[0031]当当前的暂态频率偏差最大值不等于预设暂态频率偏差阈值时，维持惯性时间常数不变，调整等效发电调频系数，并重新确定系统频率动态曲线，并根据当前的系统频率动态曲线确定暂态频率偏差最大值，直至当前的暂态频率偏差最大值等于预设暂态频率偏差阈值时，在所述T
j
‑
K平面上确定第三可行区域。
[0032]优选地，其中所述方法还包括：
[0033]当当前的系统频率动态曲线不满足振荡约束时，维持惯性时间常数不变，调整等效发电调频系数，以使得系统不发生振荡，并在所述T
j
‑
K平面上确定第四可行区域。
[0034]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种电力系统惯量
‑
一次调频能力需求的联合确定系统，所述系统包括：
[0035]模型参数确定单元，用于获取电力系统运行数据，并基于所述电力系统运行数据和系统频率响应分析模型，确定模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统惯量
‑
一次调频能力需求的联合确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取电力系统运行数据，并基于所述电力系统运行数据和系统频率响应分析模型，确定模型参数；基于所述模型参数中的系统等效惯性时间常数和等效发电调频系数建立表征惯量
‑
一次调频能力需求的T
j
‑
K平面；其中，T
j
表示惯量需求，K表示一次调频能力需求；基于频率稳态偏差约束的第一解析关系，在所述T
j
‑
K平面上确定第一可行区域；基于频率变化率最大值约束的第二解析关系，在所述T
j
‑
K平面上确定第二可行区域；基于所述系统等效惯性时间常数和等效发电调频系数，确定系统频率动态曲线，并根据当前的系统频率动态曲线确定暂态频率偏差最大值；当当前的暂态频率偏差最大值等于预设暂态频率偏差阈值时，在所述T
j
‑
K平面上确定第三可行区域；当当前的系统频率动态曲线满足振荡约束时，在所述T
j
‑
K平面上确定第四可行区域；基于所述第一可行区域、第二可行区域、第三可行区域和第四可行区域的交集，确定系统惯量
‑
一次调频能力需求。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述电力系统运行数据和系统频率响应分析模型，确定模型参数，包括：率响应分析模型，确定模型参数，包括：率响应分析模型，确定模型参数，包括：率响应分析模型，确定模型参数，包括：其中，α表示发电容量与负荷容量的比值，即发电负荷比，T
j
为系统等效惯性时间常数；S
GNi
为第i台并网同步机容量；T
ji
为第i台并网同步机的惯性时间常数；为并网同步机平均惯性时间常数；S
L
为负荷容量；K
Gi
为第i台并网同步机调频系数；K
G
为等效发电调频系数；为并网同步机平均调频系数；ΔP
Gmax
为等效发电可用调频容量；Δp
i
为第i台并网同步机可用调频容量占机组额定容量的比例；为平均可用调频容量占比；X表示调速器等效参数，包括：油动机比例系数K
m
、油动机开启/关闭时间常数T
m
、油动机行程反馈环节时间常数
T
L
、高压缸功率自然过调系数λ、高压缸功率比例F
HP
、再热器时间常数T
RH
和蒸汽容积时间常数T
CH
；下标i表示第i台并网同步机的参数；n为机组的数量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于频率稳态偏差约束的第一解析关系，在所述T
j
‑
K平面上确定第一可行区域，包括：在所述T
j
‑
K平面上第一可行区域满足：其中，ΔP
Gmax
为等效发电可用调频容量；K
G
为等效发电调频系数；Δf
s
为稳态频率偏差；Δf
sc
为预设稳态频率偏差阈值；ΔP
d
为扰动功率；K
L
为负荷调频系数；Δf
lim
为最大可用调频容量对应的频率偏差。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于频率变化率最大值约束的第二解析关系，在所述T
j
‑
K平面上确定第二可行区域，包括：在所述T
j
‑
K平面上第二可行区域满足：其中，频率变化率最大值(df/dt)
max
小于预设频率变化率阈值(df/dt)
c
；ΔP
d
为扰动功率；T
j
为系统等效惯性时间常数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当当前的暂态频率偏差最大值不等于预设暂态频率偏差阈值时，维持惯性时间常数不变，调整等效发电调频系数，并重新确定系统频率动态曲线，并根据当前的系统频率动态曲线确定暂态频率偏差最大值，直至当前的暂态频率偏差最大值等于预设暂态频率偏差阈值时，在所述T
j
‑
K平面上确定第三可行区域。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当当前的系统频率动态曲线不满足振荡约束时，维持惯性时间常数不变，调整等效发电调频系数，以使得系统不发生振荡，并在所述T
j
‑
K平面上确定第四可行区域。7.一种电力系统惯量
‑
一次调频能力需求的联合确定系统，其特征在于，所述系统包括：模型参数确定单元，用于获取电力系统运行数据，并基于所述电力系统运行数据和系统频率响应分析模型，确定模型参数；T
j
‑
K平面建立单元，用于基于所述模型参数中的系统等效惯性时间常数和等效发电调频系数建立表征惯量

【专利技术属性】
技术研发人员：苏丽宁，秦晓辉，韩奕，龚浩岳，郭强，姜懿郎，高熠莹，吴俊玲，黄丹，黄云飞，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：