1.一种含风电有功-频率耦合的电力系统频率特性计算方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:根据单台风电机组等效虚拟惯性时间常数Hequ,采用加权动态等值参数聚合方法,计算求解风电场聚合惯性时间常数HeqWF;
步骤2:根据HeqWF,计算不同风电渗透率下的系统等效惯性时间常数H∑;
步骤3:基于转速控制的一次调频辅助控制策略,根据单台风电机组一次调频响应模型的传递函数h1mwt(s),采用加权动态等值参数聚合方法,计算求解风电场一次调频响应等值聚合模型的传递函数h1mWF(s);
步骤4:根据单台汽轮机-调速器模型传递函数hmT(s)和水轮机-调速器的传递函数hmH(s),采用加权动态等值参数聚合方法,计算求解多台机组的等值聚合模型传递函数hmTΣ(s)和hmHΣ(s);
步骤5:在前述步骤基础上,并计及负荷阻尼效应,建立含H∑、h1mWF(s),以及汽轮机-调速器聚合模型hmTΣ(s),水轮机-调速器聚合模型hmHΣ(s)的电力系统改进SFR模型;
步骤6:以负荷功率缺额ΔPL(s)为模型输入,系统频率偏差Δωs(s)为模型输出,对电力系统改进SFR模型进行化简,利用部分分式展开法求解系统频率偏差的时域解Δωs(t)。
2.根据权利要求1所述一种含风电有功-频率耦合的电力系统频率特性计算方法,其特征在于:所述步骤1中的计算风电场聚合惯性时间常数HeqWF具体为:(1)、单台风电机组等效虚拟惯性时间常数Hequ为:
上式中,Jequ,ωs0,△ωs分别为风机虚拟转动惯量,系统初始同步角速度和系统同步角速度增量,ωnom为风机额定角速度,P,SN,JDFIG,ωr0,△ωr分别为风机机械功率,额定容量,固有转动惯量,初始转子角速度和转子角速度增量,HDFIG为固有惯性时间常数;
(2)、引入基于加权的动态等值参数聚合方法,等值机组的参数KG为:
上式中,下标j,G分别为机群中第j台机组和等值机,Sj为第j台机组的额定容量;
(3)、根据加权动态等值参数聚合方法,计算风电场聚合惯性时间常数HeqWF为:上式中Ek为储存动能,SDFIG为风机固有额定容量;
由上式(1)、(3)可得系统中含虚拟惯性控制的第i个风电场等效惯性时间常数为:上式中s为拉普拉斯频域算子, 为第i个风电场内风机的平均转速,
ωroj为第j台风机的初始转子角速度, ωnomi为第i个风电场中风
机额定角速度,Kdfi为转速控制增益系数,HDFIGi为第i个风电场内风机固有惯性时间常数,ωroi为第i个风电场内风机的初始转子角速度,KpTi,KiTi分别为速度控制器比例系数和积分系数,Tfi为滤波时间常数。
3.根据权利要求2中所述一种含风电有功-频率耦合的电力系统频率特性计算方法,其特征在于:所述步骤2中不同风电渗透率下的系统等效惯性时间常数H∑为:上式中,H0为不考虑风电虚拟惯性响应时系统等效惯性时间常数,HeqWFi,SeqWFi,SWFi,HCONi,SCONi分别为含虚拟惯性控制的风电场等效惯性时间常数、额定容量,不含虚拟惯性控制的风电场惯性时间常数,常规电厂惯性时间常数、额定容量;风电虚拟惯性响应时系统等效惯性时间常数增量ΔH(s)为:上式中,ΔHm(s)为含虚拟惯性响应的第m个风电场产生的系统等效惯量增量,αpm为第m个风电场的风电渗透率。
4.根据权利要求2所述一种含风电有功-频率耦合的电力系统频率特性计算方法,其特征在于:所述步骤3中风电场一次调频响应聚合模型,采用转速一次调频辅助控制策略时,单台风电机组一次调频响应模型的传递函数h1mwt(s)为:上式中n0,m0,m1,m2,m3为传递函数系数;
根据加权动态等值参数聚合方法,风电场一次调频响应等值聚合模型的传递函数h1mWF(s)为:上式中n0G,m0G,m1G,m2G,m3G为传递函数h1mWF(s)的各项等值参数。
5.根据权利要求4所述一种含风电有功-频率耦合的电力系统频率特性计算方法,其特征在于:所述步骤4中多台机组的等值聚合模型,根据单台汽轮机-调速器模型传递函数hmT(s)和水轮机-调速器的传递函数hmH(s),采用加权动态等值参数聚合方法,可分别求得汽轮机-调速器聚合模型hmTΣ(s)和水轮机-调速器聚合模型hmHΣ(s)为:上式中RTG,RHG,TRHG,FHPG,TwG分别为汽轮机调差系数,水轮机调差系数,再热器时间常数,高压涡轮级功率占比,水锤效应系数的等值聚合参数。
6.根据权利要求5所述一种含风电有功-频率耦合的电力系统频率特性计算方法,其特征在于:所述步骤5中的电力系统改进SFR模型,前向开环传递函数G(s)为:上式中,D为负荷阻尼系数;αi为第i个风电场的风电渗透率;
根据步骤3和步骤4,即可计算反馈传递函数h1(s)为:
对应的闭环传递函数为:
上式中,b1m,b1m-1...b10,a1n,a1n-1...a10分别为闭环传递函数各次项系数。
7.根据权利要求1所述一种含风电有功-频率耦合的电力系统频率特性计算方法,其特征在于:所述步骤6中,具体为:要求解系统频率偏差的时域解Δωs(t),首先在负荷突增阶跃响应ΔPL(s)/s下得到频率偏差频域解Δωs(s)为:上式中,r为部分分式展开的余数数组,p为部分分式展开的极点数组,k为常数项;n1是实数根个数,n2是共轭复数根的对数,ζl是共轭复数根反映的二阶系统阻尼系数,ωnl是共轭复数根反映的二阶系统振荡角频率,A0是Δωs(s)在s=0处的留数,Aj是Δωs(s)在实数极点s=-pj处的留数,Bl和Cl分别为Δωs(s)在共轭复数极点处s=-(Bl±jCl)留数的实部和虚部,由此可得到频率偏差的时域解为: