【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电力系统分析处理领域，特别是涉及一种vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析、设计及应用方法和设备。
技术介绍
1、近年来，新能源发电因成本持续降低而始终保持增长潜力，并已显现竞争优势，因此其渗透率在电力系统中逐渐提高，并通常配置储能装置，削弱功率波动，降低对电网安全运行的影响。然而，与常规发电机组不同，这些基于逆变器接口的并网单元动态响应速度快，几乎没有惯性，因此其接入电网还将面临失去大量旋转动能、能量储备降低、威胁系统暂态稳定性等新的问题。基于此，如何保障系统频率的动态稳定性，将成为新能源接入电网首先需要解决的难题。
2、鉴于传统电网中的同步发电机具有优良的惯性和阻尼特性，且能自治运行并参与电网电压和频率的调节。因此，若能将新能源并网单元虚拟为同步发电机，就可以在很大程度上解决主动配电网所面临的诸多新问题和新挑战。基于这一思想，近年来，在传统新能源并网逆变器的直流侧引入适量的储能单元，并集成了同步发电机控制模型的虚拟同步发电机(vsg)技术得到了普遍的关注。由于其实现了新能源并网单元与同步发电机在物理上和数学上的等效，可有效降低大规模可再生能源并网对电网的冲击。现有的vsg虚拟惯量及阻尼系数主要由逆变器的参数所决定，根本无法满足系统的动态需求的问题，并且，在发电单元接入电网后，还会面临系统稳定性差的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析、设计及应用方法和设备，能够解决逆变器参数固定无法满足系统动态需求的问题，进而有
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，包括：
4、忽略光储发电系统中交流网络内部电感的电磁暂态过程以及柴油发电机调速器的一阶滞后环节，构建vsg频率稳定性分析模型；
5、采用vsg频率稳定性分析模型基于光储发电系统的物理参数确定频率稳定指标、虚拟同步发电机功率约束以及能量指标约束；所述物理参数包括：分布式发电系统的惯量和阻尼、调速器参数、最大功率扰动以及vsg功率限值和能量限值；
6、基于所述频率稳定指标、所述虚拟同步发电机功率约束以及所述能量指标约束刻画vsg虚拟惯量与阻尼系数的基本可行域；
7、基于所述频率稳定指标、所述虚拟同步发电机功率约束以及所述能量指标约束确定频率动态阻尼比及时间约束；所述时间约束包括功率动态调节时间约束和虚拟同步发电机等效功率平滑时间约束；
8、在所述基本可行域的基础上，结合所述频率动态阻尼比及时间约束刻画vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域；
9、基于定制化动态性能需求，确定所述可行域是否满足可行域存在条件；
10、当所述可行域满足所述可行域存在条件时，将所述可行域作为最终设计的可行域；
11、当所述可行域不满足所述可行域存在条件时，调整所述物理参数，并返回执行采用vsg频率稳定性分析模型基于光储发电系统的物理参数确定频率稳定指标、虚拟同步发电机功率约束以及能量指标约束。
12、可选地，基于所述频率稳定指标、所述虚拟同步发电机功率约束以及所述能量指标约束确定频率动态阻尼比及时间约束，包括：
13、基于所述频率稳定指标，确定第一频率动态阻尼比及时间约束；
14、基于所述虚拟同步发电机功率约束以及所述能量指标约束确定第二频率动态阻尼比及时间约束。
15、可选地，所述第一频率动态阻尼比及时间约束表示为：
16、
17、式中，ρ表示中间变量，deq表示光储发电系统的综合阻尼系数，heq表示光储发电系统的综合惯量，δpmax表示光储发电系统的最大功率扰动，tnadir表示分布式发电系统的最大频率偏差所对应的时刻，|δfnadir|max表示最大频率偏差限值，e为自然对数。
18、可选地，所述第二频率动态阻尼比及时间约束表示为：
19、tsmoothδpmax≤emax；
20、式中，emax表示光储发电系统的最大功率扰动下变流器的能量限值，tsmooth表示虚拟同步发电机的等效功率平滑时间。
21、可选地，基于定制化动态性能需求，确定所述可行域是否满足可行域存在条件，包括：
22、设置所述定制化动态性能需求；所述定制化动态性能需求包括：交流微电网频率动态的阻尼比、交流微电网频率动态的调节时间以及vsg等效功率平滑时间；
23、基于设置的所述定制化动态性能需求确定可行域存在条件；所述可行域存在条件包括：第一虚拟阻尼和虚拟惯量约束、第二虚拟阻尼和虚拟惯量约束以及第三虚拟阻尼和虚拟惯量约束。
24、可选地，所述第一虚拟阻尼和虚拟惯量约束表示为：
25、ξ(hvsg,dvsg)≥ξmin；
26、式中，ξ表示交流微电网频率动态阻尼比，hvsg表示虚拟同步发电机的虚拟惯量，dvsg表示虚拟同步发电机的阻尼系数，ξmin表示交流微电网频率动态阻尼比的最小限值。
27、可选地，所述第二虚拟阻尼和虚拟惯量约束表示为：
28、ts(hvsg,dvsg)≤ts,max；
29、式中，ts表示交流微电网频率动态恢复的调节时间，hvsg表示虚拟同步发电机的虚拟惯量，dvsg表示虚拟同步发电机的阻尼系数，ts,max表示交流微电网频率动态恢复的调节时间的最大限值。
30、可选地，所述第三虚拟阻尼和虚拟惯量约束表示为：
31、tsmooth(hvsg,dvsg)≥tsmooth,min；
32、式中，tsmooth表示虚拟同步发电机的等效功率平滑时间，tsmooth,min表示虚拟同步发电机的等效功率平滑时间的最小限值，hvsg表示虚拟同步发电机的虚拟惯量，dvsg表示虚拟同步发电机的阻尼系数。
33、第二方面，本申请提供了一种vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域应用方法，包括：
34、采用上述提供的vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法得到vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域；
35、基于设计好的所述可行域，对单台或多台虚拟同步发电机的虚拟惯量和阻尼系数参数进行在线调整和优化。
36、第三方面，本申请提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述提供的vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法或vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域应用方法。
37、根据本申请提供的具体实施例，本申请具有了以下技术效果：
38、本申请提供了一种vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析、设计及应用方法和设备，通过根据频率稳定指标、光储发电机功率和能量约束，以及定制化动态性能需求，获得相应的虚拟惯量与阻尼系数的可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，所述VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法包括：
2.根据权利要求1所述的VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，基于所述频率稳定指标、所述虚拟同步发电机功率约束以及所述能量指标约束确定频率动态阻尼比及时间约束，包括：
3.根据权利要求2所述的VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，所述第一频率动态阻尼比及时间约束表示为：
4.根据权利要求2所述的VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，所述第二频率动态阻尼比及时间约束表示为：
5.根据权利要求1所述的VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，基于定制化动态性能需求，确定所述可行域是否满足可行域存在条件，包括：
6.根据权利要求5所述的VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，所述第一虚拟阻尼和虚拟惯量约束表示为：
7.根据权利要求5所述的VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特
8.根据权利要求5所述的VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，所述第三虚拟阻尼和虚拟惯量约束表示为：
9.一种VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域应用方法，其特征在于，所述VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域应用方法包括：
10.一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-8中任一项所述的VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，或实现权利要求9所述的VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域应用方法。
...【技术特征摘要】
1.一种vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，所述vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法包括：
2.根据权利要求1所述的vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，基于所述频率稳定指标、所述虚拟同步发电机功率约束以及所述能量指标约束确定频率动态阻尼比及时间约束，包括：
3.根据权利要求2所述的vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，所述第一频率动态阻尼比及时间约束表示为：
4.根据权利要求2所述的vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，所述第二频率动态阻尼比及时间约束表示为：
5.根据权利要求1所述的vsg虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法，其特征在于，基于定制化动态性能需求，确定所述可行域是否满足可行域存在条件，包括：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘自发，胡亭，姚雨森，叶梦妮，朱晓楠，王畅，刘昊然，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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