一种基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法，属于电力系统安全稳定分析技术领域。在系统当前新能源渗透率下，本发明专利技术首先建立各新能源场站短路比和等效反馈系统闭环特征方程的显示关系计算各新能源场站短路比。若各新能源场站短路比大于临界短路比，求解各新能源场站的新能源多场站短路比。若同一电压等级下新能源多场站短路比平均值大于全网平均多新能源短路比，则增大新能源机组出力，提高新能源渗透率，直至各新能源场站短路比或同一电压等级下新能源多场站短路比平均值达到临界值，将此时的新能源渗透率作为系统新能源渗透率的边界。系统新能源渗透率的边界。系统新能源渗透率的边界。

【技术实现步骤摘要】
一种基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法


[0001]本专利技术涉及一种基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法，属于电力系统安全稳定分析


技术介绍

[0002]保证大规模接入的以风电、光伏为代表的新能源机组安全高效消纳是构建新型电力系统的必经之路。新能源渗透率是制约新型电力系统调节能力和抗扰动能力的重要运行边界，电力系统运行特性因新能源渗透率增加而愈加复杂。为提升新能源消纳能力、降低其大规模接入对电网运行特性的影响，准确评估系统可承载的新能源极限规模具有重要意义。针对新能源承载规模受限于多维约束，模型计算复杂度过高，难以满足实时性的要求。国家强制性标准GB38755
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2019《电力系统安全稳定导则》中指出新能源场站短路比应达到合理水平，因此本专利技术提出了基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法，其通过建立各新能源场站短路比和等效反馈系统闭环特征方程的显示关系计算各新能源场站短路比。若各新能源场站短路比大于临界短路比，求解新能源多场站短路比，当同一电压等级下新能源多场站短路比平均值大于全网平均多新能源短路比，则增大新能源机组出力，提高新能源渗透率，直至各新能源场站短路比或同一电压等级下新能源多场站短路比平均值达到临界值，将此时的新能源渗透率作为系统新能源渗透率的边界。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法，用以解决动态、准确评估系统可承载新能源极限规模的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法，主要包括新能源场站短路比计算、新能源多场站短路比计算以及系统稳定判别3个部分。首先根据新能源机组发电量和总发电量计算系统当前新能源渗透率，将各新能源机组和交流电网分别视为两个子系统，建立以电压和电流为输入输出端口的阻抗模型并进行线性化处理，得到各电力电子单馈入系统的等效多输入多输出反馈控制系统，根据回差矩阵求解等效反馈系统闭环特征方程，依据各新能源场站短路比和等效反馈系统闭环特征方程的显示关系计算各新能源场站短路比。其次通过各新能源场站短路比与临界短路比的关系判断新能源电力系统稳定性，若各新能源场站短路比小于临界短路比，系统不稳定，此时需要调整新能源场站运行方式提高各场站短路比；若各新能源场站短路比大于临界短路比，计算考虑新能源类型与参数差异的新能源多场站短路比，若同一电压等级下新能源多场站短路比平均值小于全网平均多新能源短路比临界值，系统不稳定，需要调整新能源场站运行方式提高新能源多场站短路比；若同一电压等级下新能源多场站短路比平均值大于全网平均多新能源短路比临界值，增大新能源机组出力，提高新能源渗透率，直至各新能源场站短路比或同一电压等级下新能源多场站短路比平均值达到临界值，将此时的新能源渗透率作为系统新能源渗透率的边界。
[0005]其具体步骤为：
[0006]Step1：根据高比例新能源电力系统中新能源机组发电量和总发电量计算系统当前新能源渗透率，其计算公式为：
[0007][0008]其中，为新能源发电出力，为常规电源发电出力。
[0009]Step2：在高比例新能源电力系统当前新能源渗透率下，各新能源机组通过电感连接至无穷大电源，将整个系统分为新能源机组侧和交流电网侧，建立x
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y全局坐标系下，以电压和电流为输入输出端口的交流电网侧的频域阻抗模型，依据电压和电流的数据求解交流电网的线性化导纳矩阵，具体为：
[0010][0011]其中和是电流偏差量在x
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y全局坐标系下的x轴分量和y轴分量；和是电压偏差量在x
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y全局坐标系下的x轴分量和y轴分量；是频域变量，是交流电网的线性化导纳矩阵，其中，，，是交流电网额定角频率，是各新能源机组与交流电网侧等效电源间的电感。
[0012]Step3：建立d
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q局部坐标系下新能源机组侧的频域阻抗模型，通过坐标变换至x
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y全局坐标系，依据电压和电流的数据求解新能源机组的线性化导纳矩阵，具体为：
[0013]Step3.1：由于新能源机组矢量控制策略基于d
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q局部坐标系构建，建立d
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q局部坐标系下，以电压和电流为输入输出端口的新能源机组侧的频域阻抗模型：
[0014][0015]其中，和是电流偏差量在d
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q局部坐标系下的d轴分量和q轴分量，和是电压偏差量在d
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q局部坐标系下的d轴分量和q轴分量，是新能源机组的线性化导纳矩阵，其计算公式为：
[0016][0017]其中，是新能源机组的额定功率，、、和为新能源机组电流对电压扰动的响应；
[0018]Step3.2：通过坐标变换将d
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q局部坐标系下新能源机组侧的频域阻抗模型转化为x
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y全局坐标系参与系统稳定性分析：
[0019][0020]其中，是x
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y全局坐标系与d
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q局部坐标系相差相角；
[0021]Step3.3：以电压和电流为输入输出端口，求解新能源机组的线性化导纳矩阵。
[0022]Step4：根据交流电网和新能源机组的线性化导纳矩阵，建立各新能源机组构成的电力电子单馈入系统的等效多输入输出反馈控制系统，根据回差矩阵得到等效反馈系统闭环特征方程，具体为：
[0023]Step4.1：基于Step3求解的交流电网和新能源机组的线性化导纳矩阵和，建立各新能源机组构成的电力电子单馈入系统的等效多输入输出反馈控制系统，反馈控制系统中电压偏差量会在新能源机组侧导致电流偏差量改变，电流偏差量会在交流电网侧影响电压偏差量，反之亦然；
[0024]Step4.2：根据回差矩阵，建立等效反馈控制系统闭环特征方程：
[0025][0026]其中，为矩阵的行列式。
[0027]Step5：依据各新能源场站短路比和等效反馈系统闭环特征方程的显示关系计算各新能源场站短路比，具体为：
[0028]Step5.1：根据评估电网强度的短路比指标定义，假设各新能源机组与无穷大电源之间公共电压节点电压和交流电网角频率标幺值均为1，建立短路比计算公式：
[0029][0030]其中，是公共电压节点电压，是交流电网角频率，是短路点并网设备的额定容量；
[0031]Step5.2：将等效反馈控制系统闭环特征方程与Step5.1的短路比计算公式进行联立，建立各新能源场站短路比与等效反馈系统闭环特征方程的显示关系：
[0032][0033]其中，
[0034]当新能源机组控制方式和控制参数确定时，a(s)和b(s)是s的函数，在任意确定频段下短路比直接影响闭环特征方程特征根，并且新能源场站临界短路比定义为主导特征根恰好在复平面虚轴上时对应的短路比数值；
[0035]Step5.3：根据Step5.2建立的各新能源场站短路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法，其特征在于：Step1：根据高比例新能源电力系统中新能源机组发电量和总发电量计算系统当前新能源渗透率；Step2：在高比例新能源电力系统当前新能源渗透率下，将整个系统分为新能源机组侧和交流电网侧，建立x
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y全局坐标系下，以电压和电流为输入输出端口的交流电网侧的频域阻抗模型，依据电压和电流的数据求解交流电网的线性化导纳矩阵；Step3：建立d
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q局部坐标系下新能源机组侧的频域阻抗模型，通过坐标变换至x
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y全局坐标系，依据电压和电流的数据求解新能源机组的线性化导纳矩阵；Step4：根据交流电网和新能源机组的线性化导纳矩阵，建立各新能源机组构成的电力电子单馈入系统的等效多输入输出反馈控制系统，根据回差矩阵得到等效反馈系统闭环特征方程；Step5：依据各新能源场站短路比和等效反馈系统闭环特征方程的显示关系计算各新能源场站短路比；Step6：通过各新能源场站短路比与新能源场站临界短路比的关系、同一电压等级下新能源多场站短路比平均值和全网平均新能源多场站短路比临界值的关系判断新能源电力系统稳定性，若各新能源场站短路比小于新能源场站临界短路比，则判定系统不稳定，需要运行人员调整新能源场站运行方式提高其新能源场站短路比；Step7：若各新能源场站短路比大于新能源场站临界短路比，计算新能源类型与参数差异的各新能源场站的新能源多场站短路比，若同一电压等级下新能源多场站短路比平均值小于全网平均新能源多场站短路比临界值，则判定系统不稳定，需要运行人员调整新能源场站运行方式提高其新能源多场站短路比；Step8：若同一电压等级下新能源多场站短路比平均值大于全网平均新能源多场站短路比，运行人员可增大新能源机组出力，跳转到Step1；Step9：直至各新能源场站短路比或同一电压等级下新能源多场站短路比平均值达到临界值，将此时的新能源渗透率作为系统新能源渗透率的边界。2.根据权利要求1所述的基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法，其特征在于：所述Step1中，新能源渗透率的计算公式为：;其中，为新能源发电出力，为常规电源发电出力。3.根据权利要求1所述的基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法，其特征在于：所述Step2中，交流电网的线性化导纳矩阵具体为：;其中，和是电流偏差量在x
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y全局坐标系下的x轴分量和y轴分量，和是电压偏差量在x
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y全局坐标系下的x轴分量和y轴分量，是频域变量，是交流电网的线性化导纳矩阵，其中，，，是交流
电网额定角频率，是各新能源机组与交流电网侧等效电源间的电感。4.根据权利要求1所述的基于广义短路比的新能源渗透率边界确定方法，其特征在于，所述Step3具体为：Step3.1：建立d
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q局部坐标系下，以电压和电流为输入输出端口的新能源机组侧的频域阻抗模型：;其中，和是电流偏差量在d
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q局部坐标系下的d轴分量和q轴分量，和是电压偏差量在d
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q局部坐标系下的d轴分量和q轴分量，是新能源机组的线性化导纳矩阵，其计算公式为：;其中，是新能源机组的额定功率，、、和为新能源机组电流对电压扰动的响应；Ste...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，赵红芳，许畅，代月，王广雪，唐玉涛，杨永银，韩一鸣，赵学专，张代汶，陈靖，杨宇栋，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：