【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)慣量評估領(lǐng)域，具體涉及一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、合理并準確的慣量裕度評估體系及方法有助于電力系統(tǒng)保持一定的慣量水平，對于電力系統(tǒng)頻率安全穩(wěn)定具有重要作用，隨著電網(wǎng)向新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，高比例電力電子化系統(tǒng)是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。
2、然而，由于新能源與直流輸電系統(tǒng)規(guī)模化接入電力系統(tǒng)，新的挑戰(zhàn)出現(xiàn)在了電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定問題中。由于新能源發(fā)電機組和儲能裝置低轉(zhuǎn)動慣量的特性，由系統(tǒng)慣量水平下降引起的一系列頻率穩(wěn)定問題愈發(fā)突出，慣量作為決定電網(wǎng)受擾后頻率動態(tài)行為的重要特征參數(shù)，在新能源電力系統(tǒng)中的表現(xiàn)形式復(fù)雜多樣，因此引入了電力系統(tǒng)慣量評估手段，通過評估電力系統(tǒng)慣量裕度，以此來指導(dǎo)電力系統(tǒng)規(guī)劃，該方法已在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行規(guī)劃等場合有所應(yīng)用。
3、雖然這種方法可以評估電力系統(tǒng)慣量裕度以指導(dǎo)電力系統(tǒng)規(guī)劃，但其仍存在以下缺陷：
4、1、現(xiàn)有慣量裕度評估方法未考慮未來電力系統(tǒng)高比例電力電子化的特征，在未來電力系統(tǒng)中，新能源場站、儲能裝置等存在大量電力電子設(shè)備，考慮虛擬慣量控制的新能源場站和儲能裝置也可以為電力系統(tǒng)提供一定慣量支撐。
5、2、現(xiàn)有技術(shù)考慮約束條件不完備，一般考慮最大頻率變化率約束或最大頻率偏差約束，即未形成慣量裕度評估體系。
6、3、現(xiàn)有技術(shù)采用求解器或智能優(yōu)化算法求解慣量評估問題，存在求解速度慢、求解不夠準確的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有
2、為實現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
3、第一方面，本專利技術(shù)提出一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，包括：
4、s1、構(gòu)建以系統(tǒng)最小慣量裕度與系統(tǒng)等效慣量的差值最小為目標的優(yōu)化模型；
5、s2、求解優(yōu)化模型，得到系統(tǒng)最小慣量裕度的最優(yōu)值。
6、所述s1中，優(yōu)化模型的目標函數(shù)包括：
7、min|hminc-hsys|
8、hsys＝hg(kne(kne-es)+1)
9、上式中，hminc為系統(tǒng)最小慣量裕度，hsys為系統(tǒng)等效慣量，hg為運行的傳統(tǒng)同步機組的慣性時間常數(shù)，kne為新能源滲透率，kne-es為新能源機組-儲能聯(lián)合虛擬慣量滲透率；
10、優(yōu)化模型的約束條件包括最大頻率變化率約束、最大頻率偏差約束、等效慣量約束、一次調(diào)頻恢復(fù)頻差約束。
11、所述kne、kne-es采用下式計算得到：
12、
13、上式中，pne,j、hne,j分別為運行的新能源機組j的額定容量、慣性時間常數(shù)，pg,i、hg,i分別為運行的傳統(tǒng)同步機組i的功率、慣性時間常數(shù)，pes,k、hes,k分別為系統(tǒng)儲能裝置k的功率、慣性時間常數(shù)，jes,k為系統(tǒng)儲能裝置k的虛擬慣量，ws為同步機組角速度，jg為同步機組轉(zhuǎn)動慣量，kes為蓄電池荷電狀態(tài)變化率與發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化率之比，ub_es為系統(tǒng)儲能裝置的額定電壓，pn_es為蓄電池的額定功率，γsoc_initial為初始荷電狀態(tài)，eg為同步機組動能。
14、所述最大頻率變化率約束包括：
15、|rocofmax|≤|rocoflim|
16、
17、上式中，rocofmax、rocoflim分別為系統(tǒng)最大頻率變化率及其限值，δpd為系統(tǒng)功率擾動量，f0為系統(tǒng)初始頻率；
18、所述最大頻率偏差約束包括：
19、|δft|≤δflim
20、δft＝δft-1+rtδt
21、
22、上式中，δft為t時刻系統(tǒng)頻率偏差，δflim為系統(tǒng)頻率偏差限值，rt為t時刻系統(tǒng)頻率變化率，δt為時間間隔，δpm,t-1為t-1時刻的一次調(diào)頻功率調(diào)整量，dsys為系統(tǒng)阻尼系數(shù)；
23、所述等效慣量約束包括：
24、hmin≤hsys≤hmax
25、
26、上式中，hmax、hmin分別為系統(tǒng)等效慣量的上、下限，α為頻率空間分布指數(shù)，ssys為系統(tǒng)容量，hk為節(jié)點k處的等效慣量，rmax,k為節(jié)點k處的最大頻率變化率；
27、所述一次調(diào)頻恢復(fù)頻差約束包括：
28、
29、上式中，δfpfd為一次調(diào)頻恢復(fù)頻差，ksys為系統(tǒng)一次調(diào)頻調(diào)差系數(shù)，fdb為系統(tǒng)一次調(diào)頻死區(qū)，kg為同步機組等效一次調(diào)頻調(diào)差系數(shù)。
30、所述s2采用混沌雪消融優(yōu)化算法求解優(yōu)化模型，包括：
31、s21、在可行域內(nèi)隨機生成初始解，即系統(tǒng)最小慣量裕度的初始值；
32、s22、采用logistic混沌映射處理初始解；
33、s23、通過模擬液態(tài)水蒸發(fā)以及水蒸氣布朗運動遍歷可行域，生成種群pa，并通過模擬雪消融的過程生成種群pb；
34、s24、計算種群pa和pb中各個體的適應(yīng)度，即優(yōu)化模型的目標函數(shù)值；
35、s25、將適應(yīng)度最優(yōu)的種群個體作為更新后的種群；
36、s26、判斷是否滿足迭代終止條件，若滿足，則將此時的種群作為最優(yōu)結(jié)果輸出；若不滿足，則返回s23進行下一次迭代。
37、所述s22中，logistic混沌映射處理后的初始解基于下式確定：
38、
39、s1＝μ×s×(1-s)
40、n＝n0,min+s1(n0,max-n0,min)
41、上式中，s、s1為logistic混沌映射產(chǎn)生的中間量，n0為隨機生成的初始解，n0,max、n0,min分別為n0的最大、最小值，μ為混沌映射參數(shù)，n為logistic映射處理后的初始解。
42、第二方面，本專利技術(shù)提出一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定系統(tǒng)，包括模型構(gòu)建模塊、模型求解模塊；
43、所述模型構(gòu)建模塊用于構(gòu)建以系統(tǒng)最小慣量裕度與系統(tǒng)等效慣量的差值最小為目標的優(yōu)化模型；
44、所述模型求解模塊用于求解優(yōu)化模型，得到系統(tǒng)最小慣量裕度的最優(yōu)值。
45、所述優(yōu)化模型目標函數(shù)包括：
46、min|hminc-hsys|
47、hsys＝hg(kne(kne-es)+1)
48、
49、
50、上式中，hminc為系統(tǒng)最小慣量裕度，hsys為系統(tǒng)等效慣量，hg為運行的傳統(tǒng)同步機組的慣性時間常數(shù)，kne為新能源滲透率，kne-es為新能源機組-儲能聯(lián)合虛擬慣量滲透率，pne,j、hne,j分別為運行的新能源機組j的額定容量、慣性時間常數(shù)，pg,i、hg,i分別為運行的傳統(tǒng)同步機組i的功率、慣性時間常數(shù)，pes,k、hes,k分別為系統(tǒng)儲能裝置k的功率、慣性時間常數(shù)，jes,k為系統(tǒng)儲能裝置k的虛擬慣量，ws為同步機組角速度，jg為同步機組轉(zhuǎn)動慣量，kes為蓄電池荷電本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
7.一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定系統(tǒng)，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定系統(tǒng)，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定系統(tǒng)，其特征在于，
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定系統(tǒng)，其特征在于，
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比例電力電子化系統(tǒng)慣量裕度確定方法，其特征在于，
...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙雄光，凌煦，金維剛，王瑩，余笑東，陳磊，謝婧怡，陳紅坤，
申請(專利權(quán))人：國家電網(wǎng)有限公司華中分部，
類型：發(fā)明
國別省市：
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