【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于新能源并網運行調控，特別涉及一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法。
技術介紹
1、中央財經委員會第九次會議提出構建新型電力系統，為新時代能源電力系統發展指明了科學方向。以大規模光伏為主的新能源機組通過變流器大規模接入電力系統，而未對變流器附加任何控制策略下的新能源機組無法為電力系統提供任何慣量支撐，導致系統電力電子化程度不斷提高并且同步發電機占比急劇下降，系統中的旋轉慣量嚴重不足，給系統頻率穩定性帶來巨大的威脅。系統動態調節需求因而成為未來電力系統慣量配置的關鍵參數。目前在系統動態調節需求評估方面研究較少，國外研究主要以系統頻率偏差和頻率變化率(rocof)作為最小慣量動態調節需求評估的主要約束，并且考慮快速調頻響應(fast-frequency-response，ffr)的作用。而國內的現有研究都是主要針對系統受擾下的系統頻率偏差和rocof這兩個關鍵參數的模型。其中關于rocof的可以通過轉子運動方程直接求取，而系統頻率偏差的求取比較復雜，如有研究將頻率最低值數值化計算方法分為爬坡模型、動態響應模型和響應時間模型三種模型。已有研究在求取系統動態調節需求的最大頻率偏差方面，主要通過建立頻率響應模型結合群優化算法進行大規模搜索求取系統最小慣量，而現有的通過解析式求取最大頻率偏差方法都沒有考慮新能源機組參與慣量響應和一次調頻的情況。因此，本專利提出一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，考慮調頻死區等非線性約束，構建高比例新能源接入下的系統頻率響應解析模型并進行求解得到頻率響應結果，進而建立高比
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本專利技術提供一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，考慮調頻死區等非線性約束，構建高比例新能源接入下的系統頻率響應解析模型并進行求解得到頻率響應結果，進而建立高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估模型，實現考慮多資源協同參與的系統調節需求評估。
2、本專利技術具體為一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，所述高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法包括以下步驟：
3、步驟(1)：構建高比例新能源電力系統的頻率響應模型；
4、步驟(2)：構建電力系統頻率穩定需求評估模型；
5、步驟(3)：對最大頻率偏差約束的處理。
6、進一步的，步驟(1)中構建高比例新能源電力系統的頻率響應模型，具體包括火電機組的頻率響應模型、考慮虛擬同步機控制的新能源并網頻率響應模型、考慮一次調頻死區影響的新能源系統頻率響應聚合模型。
7、進一步的，構建火電機組的頻率響應模型的具體方法為：
8、采用一次調頻功率線性增長模型來模擬火電機組的調頻過程，其表達式為：
9、
10、式中為單臺火電機組提供一次調頻功率，mw；為單臺火電機組一次調頻容量，mw；tg與td分別為同步機組一次調頻能力完全投入的時間和火電機組一次調頻死區時間，s。
11、進一步的，構建考慮虛擬同步機控制的新能源并網頻率響應模型的具體方法為：
12、由于新能源和儲能機組在不對變流器附加任何控制手段的情況下，無法參與電力系統慣量響應和頻率調節，這就導致高度電力電子化電力系統在發生擾動時頻率穩定性大幅下降。使用虛擬同步技術的新能源發電裝置和儲能機組可以為系統提供慣性響應和一次調頻等服務，可以彌補了高度電力電子化電力系統在頻率穩定性方面的缺陷。本文考慮給新能源發電機組與儲能裝置逆變器附加以頻率變化率為基礎的虛擬慣量控制和以頻率偏差為基礎一次調頻控制。在對逆變器附加以上控制環節后，區域k內所有新能源發電機組與儲能裝置提供的虛擬慣量瞬時支撐功率為：
13、
14、式中：為區域k內所有虛擬同步機參與慣性響應功率總和，mw；為區域k內所有新能源發電機組與儲能裝置的慣性時間常數，mw·s；為區域k主導機組頻率偏差，hz；fn為系統基準頻率，hz。
15、此時區域k總體慣量hk可表示為：
16、
17、式中：為區域k內所有火電機組慣性時間常數，s。在對逆變器附加以上控制環節后，單臺vsm提供的一次調頻功率為：
18、
19、式中：為單臺vsm提供的一次調頻功率，mw；為單臺vsm的一次調頻容量，mw；δfd為死區頻率，hz；為單臺vsm單位調節功率標幺值。
20、進一步的，構建考慮一次調頻死區影響的新能源系統頻率響應聚合模型的具體方法為：
21、系統在正常運行的過程中，系統頻率并非完全恒定不變，隨著負荷端功率與新能源出力波動，發電機組轉子轉速也在發生微變，從而導致系統頻率變化。假如完全忽略vsm一次調頻死區影響：首先，在沒有死區限制的一次調頻下，電力系統在正常運行時的頻率波動會引起vsm一次調頻頻繁動作；其次，不考慮調頻死區的情況下，可能會對系統實際頻率偏差等指標評估結果過于樂觀，進而影響繼電保護裝備配置參數，延長安全保護措施動作時間，不利于提高電力系統穩定性。本文同時考慮火電機組和vsm的一次調頻死區影響，區域k一次調頻總功率為：
22、
23、式中：為區域k內一次調頻總功率mw；kg和kvsm別為單臺火電機組和vsm在區域k中的總數量；δpgi(t)和δpvsmi(t)分別為區域k內第i臺火電機組和vsm提供的一次調頻功率，mw。
24、在系統頻率偏差大于死區頻率之前，區域k內所有一次調頻機組均未啟動，此時在系統頻率偏差大于死區頻率之后，將死區頻率帶入同步機組和vsm一次調頻模型中，此時區域k內所有同步機組和vsm機組一次調頻功率之和可以表示為：
25、
26、式中：為區域k所有同步機組的總體系數，mw/s；為區域k所有vsm的總體調頻系數，mw/hz；ng為區域k所有同步機組數量。
27、進一步的，步驟(2)中構建電力系統頻率穩定需求評估模型的具體方法為：
28、建立區域k頻率穩定需求評估模型優化目標為：
29、
30、其中：
31、
32、式中：為區域k頻率穩定需求評估模型優化目標函數；與分別為區域k最小慣量需求優化目標函數與區域k一次調頻功率優化目標函數；為區域k所需最小慣量，mw/s。
33、主要考慮以下約束：
34、(1)區域總體慣量水平約束
35、區域k的最小慣量必須保持在該區域正常運行時所有可調度機組可以提供的最大慣量和發生擾動并且無虛擬慣量時可以調度機組可以提供的最小慣量之間，可以表示為：
36、
37、式中：為區域k內所有運行同步機組(包括vsm)總體慣性時間常數下限，s；為區域k內所有能夠提供慣量的同步機(包括vsm)可能提供的總體時間常數上限，s。
38、(2)頻率穩定約束<本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，所述高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，步驟(1)中構建高比例新能源電力系統的頻率響應模型，具體包括火電機組的頻率響應模型、考慮虛擬同步機控制的新能源并網頻率響應模型、考慮一次調頻死區影響的新能源系統頻率響應聚合模型。
3.根據權利要求2所述的一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，構建所述火電機組的頻率響應模型的具體方法為：
4.根據權利要求3所述的一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，構建所述考慮虛擬同步機控制的新能源并網頻率響應模型的具體方法為：
5.根據權利要求4所述的一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，構建所述考慮一次調頻死區影響的新能源系統頻率響應聚合模型的具體方法為：
6.根據權利要求5所述的一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，步驟(2)
7.根據權利要求6所述的一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，步驟(3)中對最大頻率偏差約束的處理的具體方法為：
...【技術特征摘要】
1.一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，所述高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，步驟(1)中構建高比例新能源電力系統的頻率響應模型，具體包括火電機組的頻率響應模型、考慮虛擬同步機控制的新能源并網頻率響應模型、考慮一次調頻死區影響的新能源系統頻率響應聚合模型。
3.根據權利要求2所述的一種高比例新能源電力系統動態調節需求量化評估方法，其特征在于，構建所述火電機組的頻率響應模型的具體方法為：
4.根據權利要求3所述的一種高比...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡桂榮，唐華，程士東，周曄，李檀，張強，柏晶晶，趙世昱，劉子文，
申請(專利權)人：國網江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司，
類型：發明
國別省市：
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