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专利号: 2018106525092
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-11-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑频率约束及风电调频的风电穿透功率极限计算方法,其特征在于,具体包括以下步骤,

步骤1:采用加权的动态等值参数聚合方法,分别对风电机组群和火电机组群、水电机组群进行参数等值计算,求其等值机组的参数KG;

步骤2:考虑风电虚拟惯性响应的耦合作用,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:根据单台风电机组的转速一次调频控制系统的动态响应模型传递函数hwt(s),采用加权动态等值参数聚合方法,计算求解风电场基于转速一次调频控制系统的动态响应模型传递函数hmWF(s)和风电一次调频的有功增量ΔPmWF(s);

步骤4:建立汽轮机‑调速器等值模型hmT(s)和水轮机‑调速器等值模型hmH(s),表征常规机组的调节作用;

步骤5:计及负荷阻尼效应,建立含H∑和hmWF(s)的电力系统的等值转子摇摆方程的电网频率响应模型,描述电力系统频率响应特性;

步骤6:以电力系统频率稳态偏差边界为约束,求出风电穿透功率极限α1;

步骤7:以电力系统频率变化率边界为约束,求出风电穿透功率极限α2;

步骤8:比较风电穿透功率极限α1和风电穿透功率极限α2,取α1和α2较小值作为电网的风电穿透功率极限。

2.根据权利要求1所述的考虑频率约束及风电调频的风电穿透功率极限计算方法,其特征在于,步骤1中,设机组群包括N台机组集合G={1,2…j…N},并假设同群机组转子角速度相同为ω,则等值机组的参数为:

其中,下标j表示机群中第j台机组,为火电、水电或风电机组;Sj、Kj分别为机组的容量和机组的等效惯性时间常数。

3.根据权利要求2所述的考虑频率约束及风电调频的风电穿透功率极限计算方法,其特征在于,步骤2中,设系统中发电厂包括含虚拟惯性控制的风电场和常规电厂,风电场机群数量为a,常规电厂机群数量为b,设 系统等效惯性时间常数H∑可表示为:其中HeqWFi、SeqWFi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,HCONi、SCONi分别为常规电厂惯性时间常数、额定容量,Kdf为风电场内风机的虚拟惯性控制增益;H0表示常规机组的惯量大小,ΔH表示风电虚拟惯性响应的惯量大小。

4.根据权利要求2所述的考虑频率约束及风电调频的风电穿透功率极限计算方法,其特征在于,步骤3中,单台风电机组的一次调频控制系统的动态响应模型传递函数hwt(s)为:其中b0,a0,a1,a2,a3为传递函数hwt(s)系数,Kpf为下垂控制增益;采用式(1)的聚合等值法,风电场基于转速一次调频控制系统的动态响应模型传递函数hmWF(s)为:其中b0G,a0G,a1G,a2G,a3G分别为传递函数hmWF(s)的各项等值参数,设 由此得到Δωs与ΔPmWF的关系:

5.根据权利要求2所述的考虑频率约束及风电调频的风电穿透功率极限计算方法,其特征在于,步骤4中,等值汽轮机‑调速器的机械功率增量为:等值水轮机‑调速器的机械功率增量可表示为:其中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2所述的考虑频率约束及风电调频的风电穿透功率极限计算方法,其特征在于,步骤5中,单台发电机组j以额定容量Sj为基准容量,聚合后的以等值机容量SG为基准容量的等值转子摇摆方程为:

其中Hj、Dj、Pmj和Pej分别为电机j的惯性时间常数、阻尼系数、原动机功率和电磁功率,各参数值均为以其自身额定容量Sj为基值的标幺值;ω为机组转子角速度;

把系统中的机组分成两类,常规机组和含风电虚拟惯性控制的风电机组;计及负荷阻尼效应,及风电穿透功率极限α,含风电虚拟惯性和风电一次调频响应作用的电网频率响应模型为:

其中ΔPL为系统功率缺额,ΔPmWF、ΔPmT、ΔPmH分别为扰动后常规风电机组有功增量、火电机组有功增量、水电机组有功增量,D为系统等值负荷阻尼系数;H0表示常规机组的惯量大小,ΔH表示风电虚拟惯性响应的惯量大小。

7.根据权利要求6所述的考虑频率约束及风电调频的风电穿透功率极限计算方法,其特征在于,步骤6中,电力系统运行趋于稳态时,dΔω/dt=0,对应频域结果有Δω(s).s=

0,结合式(9)可得:

其中,δ为稳态频率偏差边界,反解出含稳态频率偏差约束的风电穿透功率极限α1。

8.根据权利要求7所述的考虑频率约束及风电调频的风电穿透功率极限计算方法,其特征在于,步骤7中,在功率缺额产生、频率扰动初期,频率偏差很小,可近似取Δω=0,结合式(9)可得:

其中,η为频率变化率边界,得到含频率变化率约束的风电穿透功率极限α2;H0表示常规机组的惯量大小。

9.根据权利要求8所述的考虑频率约束及风电调频的风电穿透功率极限计算方法,其特征在于,步骤8中,结合式(10)和(11)可得风电虚拟惯性响应和一次调频响应的风电穿透功率极限α:

α=min(α1,α2)                              (12)。