【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統自動化，尤其涉及一種源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法、裝置、設備及介質。
技術介紹
1、在現代新型電力系統中，隨著新能源發電比例的不斷增加以及儲能等靈活性資源投運比例的不斷擴大，新型電力系統的總體慣量水平顯著下降，頻率調節能力被大幅削弱，系統的頻率安全穩定性問題日益突出。在傳統電力系統中，同步發電機組因其機械轉動慣量能夠對頻率擾動提供有效的慣量支撐。然而，風電、光伏等新能源通過電力電子設備并網，不具備主動的慣量支撐特性，導致系統整體慣量水平降低，從而增加了電力系統在受擾時發生頻率波動甚至崩潰的風險。
2、為應對這一挑戰，電力系統中逐漸引入了源-網-荷-儲等多樣化靈活性資源，通過構建虛擬慣量支撐與一次調頻等功能來提高系統的頻率穩定性。傳統同步發電機組的固有轉動慣量支撐是由其自身機械轉動部分的動能實現的，主要依靠發電機轉子與軸系的轉動形式。然而，新能源發電由于自身沒有機械轉動部件，其慣量支撐只能通過虛擬慣量控制方法來實現，通常這類單一資源慣量支撐的響應速度和能力相對較弱。因此，源-網-荷-儲的綜合調頻資源成為當前慣量支撐研究中的一個熱點。
3、目前相關研究中，各類源-網-荷-儲調頻資源均能通過各典型控制策略參與系統慣量支撐與一次調頻，對于各類靈活性資源中某單一來源的等效慣量已有相關定量計算模型，但暫無明晰計及電力系統中源-網-荷-儲所有來源的慣量計算模型；在考慮新型電力系統多資源慣量支撐的相關研究中，暫無考慮電力系統源-網-荷-儲各資源提供慣量支撐時的投運容量占比，無法為電力系統在
4、綜上，現有研究缺乏對考慮系統源-網-荷-儲頻率調節資源在不同投運占比下的統一系統等效慣量定量計算方法，存在以下問題：現有慣量計算多集中于單一資源類型，未能綜合考慮源-網-荷-儲多資源的協同支撐作用；還有，缺乏對各類資源在不同投運占比條件下統一系統等效慣量的計算模型，難以為實際電力系統工況下的安全運行提供全面參考和指導。
5、公開于該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在加深對本專利技術的總體
技術介紹
的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法、裝置、設備及介質，從而有效解決
技術介紹
中的問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案是：一種源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，包括如下步驟：
3、s10：基于傳統同步發電機、風力發電和光伏發電的出力特性，構建電力系統中電源側慣量支撐的模型，量化電源側慣量支撐特性，并計算電源側的等效慣量；
4、s20：基于所述電源側的等效慣量，考慮直流輸電系統提供的慣量支撐特性，構建電力系統中電網側慣量支撐的模型，并計算電網側慣量支撐特性；
5、s30：基于所述電網側慣量支撐的計算結果，結合電動機的慣量支撐特性，構建電力系統中負荷側慣量支撐的模型，并計算負荷側等效慣量；
6、s40：基于所述負荷側慣量支撐的特性分析，通過虛擬同步發電機控制策略，結合飛輪儲能和電化學儲能的慣量特性，構建電力系統中儲能側慣量支撐的模型，并計算儲能側的慣量支撐能力；
7、s50：根據所述電源側、所述電網側、所述負荷側和所述儲能側的慣量支撐模型，結合各資源的投運容量占比，推導出計及源-網-荷-儲多資源協同支撐的統一慣量計算模型，量化電力系統在實際運行工況下的等效慣量。
8、進一步地，在步驟s10中，所述電源側中同步發電機等效慣量的模型，包括：
9、
10、式中，eg為電源側中同步發電機的總等效慣量，egi為第i臺發電機的理論慣量值，hi為第i臺發電機的慣性時間常數，si為第i臺發電機的容量。
11、進一步地，在步驟s10中，基于所述風力發電的出力特性，構建風電場的聚合等效虛擬慣性時間常數模型，用于量化所述電源側慣量支撐特性，所述風電場聚合等效慣性時間常數模型，包括：
12、
13、式中，heqwf為風電場聚合等效慣性時間常數，p為風電機組極對數，jeq為風電機組虛擬慣量，ωs0為風電機組系統初始同步角速度，sni為第i臺風電機組容量，heqi僅為i臺風電機組慣性響應作用效果，m為風電場含雙饋風電機組的臺數。
14、進一步地，在步驟s10中，所述電源側中光伏發電的等效慣量的模型，包括：
15、
16、式中，hdc為電容的等效慣性時間常數，c為等效電容，udc0為直流電壓穩態值，k1為虛擬慣量控制支路的控制參數，s為拉普拉斯算子。
17、進一步地，在步驟s20中，考慮直流輸電系統提供的慣量支撐特性，構建電力系統中電網側慣量支撐的模型，包括計算直流輸電系統的有效轉動慣量的數學模型，所述有效轉動慣量由系統電容提供的電勢能和電感提供的磁場能共同確定，所述電力系統中電網側慣量支撐的模型包括：
18、
19、式中，jv為同步機的轉動慣量，δecm為兩端換流站電容提供電勢能最大值，δelm為直流系統電感元件提供磁場能最大值，leq為柔性直流系統等效電感，idc0為穩態運行時的直流電流，ωgm分別為電網角頻率，usmm為子模塊電容電壓，idcm直流電流在慣量響應階段的限制，n為穩態運行時換流器上、下橋臂投入的子模塊總數；csm為單個子模塊的電容值。
20、進一步地，在步驟s20中，通過計算直流輸電系統的慣性時間常數模型，用于量化所述電網側慣量支撐特性，所述直流輸電系統的慣性時間常數模型，包括：
21、
22、式中，hmmc為直流系統的慣性時間常數，jv為同步機的轉動慣量，ωmmco為換流站額定角頻率，pm為直流系統額定功率。
23、進一步地，在步驟s30中，所述構建電力系統中負荷側慣量支撐的數學模型時，基于異步電動機作為負荷側主要用電設備的特性，建立異步電動機機電時間尺度下含等效慣量的暫電抗后電勢相位運動方程模型，該模型包括：
24、him(s)sδωs＝δpe-δpm；
25、
26、
27、
28、
29、
30、式中，him(s)為異步電動機慣性時間常數，δωs為系統同步角速度增量，δpe為有用功率，δpm為機械功率變化量，s表示拉普拉斯變換量，y1為慣性和電感的動態耦合，影響機械特性，y2為電磁響應和功率特性變化，y3為阻抗和慣性綜合影響，y4本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟S10中，所述電源側中同步發電機等效慣量的模型，包括：
3.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟S10中，基于所述風力發電的出力特性，構建風電場的聚合等效虛擬慣性時間常數模型，用于量化所述電源側慣量支撐特性，所述風電場聚合等效慣性時間常數模型，包括：
4.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟S10中，所述電源側中光伏發電的等效慣量的模型，包括：
5.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟S20中，考慮直流輸電系統提供的慣量支撐特性，構建電力系統中電網側慣量支撐的模型，包括計算直流輸電系統的有效轉動慣量的數學模型，所述有效轉動慣量由系統電容提供的電勢能和電感提供的磁場能共同確定，所述電力系統中電網側慣量支撐的模型包括：
6.根據權利要求1所述的源-網
7.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟S30中，所述構建電力系統中負荷側慣量支撐的數學模型時，基于異步電動機作為負荷側主要用電設備的特性，建立異步電動機機電時間尺度下含等效慣量的暫電抗后電勢相位運動方程模型，該模型包括：
8.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟S40中，所述構建電力系統中儲能側慣量支撐的數學模型時，電池儲能系統的等效慣量采用慣性時間常數表示，所述電池儲能系統的等效慣性時間常數的模型，包括：
9.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟S50中，多資源下的新型電力系統的等效慣量由源-網-荷-儲多樣化慣量支撐資源共同提供，其中，所述電源側由傳統發電機、風電機組、光伏設備提供，所述電網側由直流虛擬同步機提供，所述負荷側由同步電動機和異步電動機提供，所述儲能側由飛輪儲能和電池儲能提供，所述多資源下的新型電力系統的等效慣量的模型，包括：
10.根據權利要求9所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，綜合所述源-網-荷-儲多資源的慣量協調支撐特性，推導出源-網-荷-儲各慣量來源的總容量Ssys的模型，包括：
11.根據權利要求10所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，基于所述多資源下的新型電力系統的等效慣量的模型和所述源-網-荷-儲各慣量來源的總容量，計算源-網-荷-儲的電力系統等效慣性時間常數，用于量化系統在不同工況下的慣量支撐能力，所述源-網-荷-儲的電力系統等效慣性時間常數的模型，包括：
12.一種源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算裝置，其特征在于，使用如權利要求1至11中任一項所述的方法，包括：
13.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時，實現如權利要求1-11中任一項所述的方法。
14.一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-11中任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟s10中，所述電源側中同步發電機等效慣量的模型，包括：
3.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟s10中，基于所述風力發電的出力特性，構建風電場的聚合等效虛擬慣性時間常數模型，用于量化所述電源側慣量支撐特性，所述風電場聚合等效慣性時間常數模型，包括：
4.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟s10中，所述電源側中光伏發電的等效慣量的模型，包括：
5.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟s20中，考慮直流輸電系統提供的慣量支撐特性，構建電力系統中電網側慣量支撐的模型，包括計算直流輸電系統的有效轉動慣量的數學模型，所述有效轉動慣量由系統電容提供的電勢能和電感提供的磁場能共同確定，所述電力系統中電網側慣量支撐的模型包括：
6.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟s20中，通過計算直流輸電系統的慣性時間常數模型，用于量化所述電網側慣量支撐特性，所述直流輸電系統的慣性時間常數模型，包括：
7.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特征在于，在步驟s30中，所述構建電力系統中負荷側慣量支撐的數學模型時，基于異步電動機作為負荷側主要用電設備的特性，建立異步電動機機電時間尺度下含等效慣量的暫電抗后電勢相位運動方程模型，該模型包括：
8.根據權利要求1所述的源-網-荷-儲多資源的慣量定量計算方法，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李杰，楊康，李藍青，王余陽，李言，汪成根，
申請(專利權)人：國網江蘇省電力有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。