CN105186565B - 一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法，所述方法包括，将高渗透率新能源接入高频切机方案，分析其适应度；提出基于高频切机方案的新能源与火电机组的协调切机原则；制定计及新能源的高频切机优化方案。该方法为高渗透率新能源接入频率安全提供了技术支撑；在传统高频切机方案的基础上进行改进，针对性强，易于操作。

Description

一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法
技术领域
本发明涉及一种优化方法，具体涉及一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法。
背景技术
近年来，随着我国经济发展的不断加快，电力需求不断增长，而世界范围内的能源紧张局面使得电力供需矛盾日益突出，开发利用新兴能源已经成为当前发展的必然趋势。风力发电和光伏发电技术及其商业化应用的日趋成熟、发电成本的不断降低使得风光等新能源成为电力系统内增长速度较快的新兴能源。
随着大规模风光新能源接入电网，风光电力本身固有的随机特性及惯性响应特性，将会改变电网原有的潮流分布、线路传输功率及整个系统的惯量，这些因素都将对电网的频率产生影响。大规模风电、光伏等新能源通过高压直流远距离大容量外送、消纳，是我国新能源开发的主要模式。当外送直流发生闭锁故障，大量的冗余功率回馈至送端电网，如风光接入的省级电网进一步发生与大区主网解列等连锁故障，将导致省级电网频率升高、越限，威胁到电网安全。作为电网第三道防线中的高频切机是防御极端严重故障下高频危害的重要手段。
目前，国内外对大规模风光火打捆高压直流外送下送端电网的高频切机方案研究还较少，高压直流发生扰动带来的较大能量冲击以及高渗透率风光不同于火电机组的特性，使得电网高频特性变得愈加复杂，高频切机方案的适应度分析以及改进等都有待进一步探讨。基于已有研究成果，考虑我国风光火打捆高压直流外送等主要场景，聚焦风光新能源的大规模、高渗透率及强随机性等重要特征，有待深化研究新能源接入下的高频切机方案。
发明内容
为了弥补上述缺陷，本发明提出一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法，基于我国高渗透率风光新能源打捆火电机组高压交直流外送的输电模式与场景，分析传统高频切机方案对高渗透率新能源接入的适应性问题，提出将随机性风光纳入高频切机的思路；并制定计及风光与传统水火电的多类型电源的高频切机方案。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法，所述方法包括，
步骤1：将高渗透率新能源接入高频切机方案，分析其适应度；
步骤2：提出基于高频切机方案的新能源与火电机组的协调切机原则；
步骤3：制定计及新能源的高频切机优化方案。
优选的，所述步骤(1)分析适应度的方法包括以下步骤：
步骤1-1：预估高渗透率新能源接入高频切机方案后发生的仿真故障，包括：直流闭锁故障、风光电源接入内部各省级电网的高频故障和联络线解列故障；
步骤1-2：基于PSD-BPA仿真平台，建立高渗透率新能源接入的电力系统仿真模型，生成静态潮流计算结果和暂态稳定计算结果；
步骤1-3：模拟故障发生后高频切机正常动作，按轮次切除部分火电机组；
步骤1-4：分析火电机组优先于风光电源切除时所引发的状况，包括稳定性恶化、二次扰动或切机代价增大。
进一步地，所述步骤(1-3)的约束条件包括：
暂态最低频率fmin>49.0Hz；
暂态最高频率fmax<51.5Hz；
稳态频率49.5Hz≤f∞≤50.5Hz。
进一步地，所述步骤(1-4)具体包括：
a.部分地区失去火电机组无功电压的强支撑，剩余风光电源的弱无功支撑造成系统不稳定；
b.假定高频切机动作后系统频率恢复稳定，此时电网系统处于过渡状态，等效转动惯量较低，任何进一步的扰动在此场景下都会被放大；随着风光出力产生的大幅度频率波动，使得过渡期下的电网系统受到强烈冲击，引起二次扰动；
c.剩余的风光电源无转动惯量，增大切机代价。
所述步骤(2)中，提出协调切机原则之前包括：
步骤2-1：对比分析火电机组和与新能源切机并网的技术经济性：
当光伏、风电由光能转换为电能时，为一次能源转化，无旋转元件；而火电机组包括机、炉、电三大单元，在切除、并网时，热负荷、电负荷在较短时间内大小、方向波动大，使得三大单元的惯性不一致，协调控制难度大；
步骤2-2：分析风光与火电均匀切机的需求；
在电网发生故障时，通过切除风光电源限制风光出力；
若新能源并网规模较小，将风光电源全部切除；若并网规模较大，逐步切除一定容量的风光电源，并保证一定量的风光在网运行。
进一步地，所述协调切机原则包括：
优先切风光电源，后切火电机组；
风光电源和火电机组均匀切除。
进一步地，所述风光电源和火电机组均匀切除具体包括：切除相同容量的风光电源和火电机组时，剩余的火电机组有转动惯量，且具备调速功能；当电网系统频率恢复稳定时，通过比较得出优先切风光电源的切机量将小于优先切火电机组。
优选的，所述步骤(3)中，制定计及新能源的高频切机优化方案包括下述步骤：
步骤3-1：将整定好的风光出力以零方式下的高频切机方案作为初始高频切机方案，按轮次切除火电机组；
步骤3-2：风光出力大于零时，火电机组均匀增减出力；
根据当前风光出力大小，从第一轮次切机开始，依次替代各个轮次的火电机组，直至所有风光出力替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成。
优选的，所述步骤(3)包括：针对优先切风光电源，后切火电机组制定优化方案：从第一轮次开始，由风光电源替代所有各个轮次的火电机组，直至风光替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成；
针对风光电源和火电机组均匀切除制定优化方案：
从第一轮次开始，风光电源替代各个轮次火电机组的一半，另一半维持原火电机组不变，直至风光替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成；
风光对各个轮次的火电机组采用交替滚动替换，即风光电源替换第一轮的火电机组，第二轮火电机组保持不变，依次类推，直至所有风光替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
1.对传统高频切机方案改变相对较小，且针对新能源接入规模的大小，制定不同的调整方案，实际操作性较强；
2.提出了高渗透率新能源纳入传统高频切机的优化调整方案，解决了既有高频切机方案难以适应高渗透率新能源接入的问题，为高渗透率新能源接入频率安全提供了支撑，促进了新能源接纳；
3.以PSD-BPA为仿真工具，进行了大量案例的仿真分析，并基于仿真结果，进行了特性分析、方案制定等规律方面的凝练与总结，适应性强。
附图说明
图1为一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法流程图；
图2为实施例中目标年宁夏电网地理接线示意图；
图3为本发明实施例中只切火电机组，部分发电机功角示意图；
图4为本发明实施例中只切火电机组，部分750kV母线电压示意图；
图5为本发明实施例中风电场与光伏电站出力波动示意图；
图6为本发明实施例中新能源出力波动下的系统频率变化示意图；
图7为本发明实施例中优先切风光与切火电机组的动态频率对比结果示意图；
图8为本发明实施例中高渗透率新能源纳入高频切机的优化调整方案1流程图；
图9为本发明实施例中高渗透率新能源纳入高频切机的优化调整方案2流程图；
图10为本发明实施例中高渗透率新能源纳入高频切机的优化调整方案3流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法，结合实际发生的高压直流闭锁事故的演化过程以及大电网安全稳定分析的需求，设定前提条件：
1)由于本发明侧重的是风光火等不同类型机组对大电网动态频率特性和高频切机的影响，因此假定高频特性分析中暂不计负荷动态频率特性，着重分析机组对频率特性的影响。
2)高频切机重点整定参数包括：切机轮次、各个轮次切机动作阈值、各个轮次切机量和各轮次的切机时间延迟等。高频切机问题如从数学严格意义来看，是一个较为复杂的多变量、离散优化问题。本发明对高频切机问题进行简化处理，重点研究各轮次的切机量，其它参数可暂时按照经验给定，这样的处理方法极大的符合了工程意义上的合理性。
以上述假设为前提条件，如图1所示，提出一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法，包括：
步骤1：将高渗透率新能源接入高频切机方案，分析其适应度；
步骤1-1：预估高渗透率新能源接入高频切机方案后发生的仿真故障，包括：直流闭锁故障、风光电源接入内部各省级电网的高频故障和联络线解列故障；
步骤1-2：基于PSD-BPA仿真平台，建立高渗透率新能源接入的电力系统仿真模型，生成静态潮流计算结果和暂态稳定计算结果；
步骤1-3：模拟故障发生后高频切机正常动作，按轮次切除部分火电机组；
其约束条件包括：
暂态最低频率fmin>49.0Hz；
暂态最高频率fmax<51.5Hz；
稳态频率49.5Hz≤f∞≤50.5Hz。
步骤1-4：分析火电机组优先于风光电源切除时所引发的状况，包括稳定性恶化、二次扰动或切机代价增大。
具体为：
a.部分地区则失去火电机组无功电压的强支撑，剩余风光电源的弱无功支撑造成系统不稳定；
b.假定高频切机动作后系统频率恢复稳定，若按照轮次，火电机组的切除优先于风光，并假定高频切机动作后系统频率恢复稳定，此时电网系统处于过渡状态，由于切除了大量火电，等效转动惯量较低，任何进一步的扰动在此场景下都会被放大；而风光出力具有较强的随机波动性，随着风光出力产生的大幅度频率波动，使得过渡期下的电网系统受到强烈冲击，引起二次扰动；影响电网系统的恢复。
c.剩余的风光电源无转动惯量，增大切机代价。
步骤2：提出基于高频切机方案的新能源与火电机组的协调切机原则；
所述步骤(2)中，提出协调切机原则之前包括：
步骤2-1：对比分析火电机组和与新能源切机并网的技术经济性：
风电与火电相比，一次能源转化为电能具有相对简洁的机械、电气以及控制系统，机械系统的桨距角控制、允许偏离额定转速一定程度的异步运行以及基于电力电子系统的并网控制，都使得风电的切除、并网更具有柔性；当光伏、风电由光能转换为电能时，为一次能源转化，无旋转元件；而常规火电机组包括机、炉、电三大单元，在切除、并网时，热负荷、电负荷在较短时间内大小、方向波动大，使得三大单元的惯性不一致，协调控制难度大；如缺乏协调配合的话，一定程度上会影响机组的可靠运行，同时主机、辅机也将带来较大的疲劳效应损耗等。因此，从机组并网、切除的技术经济性来看，风光切除、并网较火电机组具有更好的经济性与可靠性。
步骤2-2：分析风光与火电均匀切机的需求；
在电网发生故障时，通过切除风光电源限制风光出力；
若新能源并网规模较小，可通过限制风光出力将风光全部切除，将故障的影响降到最低；若并网规模较大，此时如将风光电源全部切除，从电网运行可靠性角度，对于风光渗透率较高的地区，风光电源全切有可能对地区电网冲击非常大，地区电网稳定运行存在风险、甚至影响到全网。因此逐步切除一定容量的风光电源，并保证一定量的风光在网运行。这样更能均衡风光新能源与火电机组等运营商的利益，也符合节能调度等本意。
协调切机原则包括：
优先切风光电源，后切火电机组；
风光电源和火电机组均匀切除。
切除相同容量的风光电源和火电机组时，剩余的火电机组有转动惯量，且具备调速功能；当电网系统频率恢复稳定时，通过比较得出优先切风光电源的切机量将小于优先切火电机组。
步骤3：制定计及新能源的高频切机优化方案，包括下述步骤：
步骤3-1：将整定好的风光出力以零方式下的高频切机方案作为初始高频切机方案，按轮次切除火电机组；
步骤3-2：风光出力大于零时，火电机组均匀增减出力；
根据当前风光出力大小，从第一轮次切机开始，依次替代各个轮次的火电机组，直至所有风光出力替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成。
具体为：针对优先切风光电源，后切火电机组制定优化方案：从第一轮次开始，由风光电源替代所有各个轮次的火电机组，直至风光替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成；
针对风光电源和火电机组均匀切除制定优化方案：
从第一轮次开始，风光电源替代各个轮次火电机组的一半，另一半维持原火电机组不变，直至风光替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成；
风光对各个轮次的火电机组采用交替滚动替换，即风光替换第一轮的火电机组，第二轮火电机组保持不变，依次类推，直至所有风光替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成。
实施例
以宁夏电网某目标方式年为例，基于PSD-BPA仿真平台，分析宁夏电网风光火打捆高压直流外送系统高频切机方案。
目标年宁夏电网地理接线示意图如图2所示，目标年宁夏电网典型方式下火电总开机容量约为30000MW，负荷约为14700MW。风光总装机容量约为12000MW，主要集中在石嘴山、银川、吴忠、宁东、中卫和固原六个地区。两条外送直流，±660kV银川-青岛高压直流(宁东直流)外送4000MW，±800kV太阳山-绍兴特高压直流(灵绍直流)外送8000MW，交流通道经330kV联络线迎水-石城、宁安-白银、固原-靖远、固原-西峰及750kV联络线黄河-白银、六盘山-平凉与西北主网相连。
直流采用定功率控制，风电场机型为双馈风电机组，风电、光伏机组的无功控制模式均为定功率因数1，故障穿越能力较强，一般不存在扰动下风电、光伏脱网的情况。目标年典型方式下宁夏电网与西北主网交流联络断面功率交换为0。
根据宁夏电网目标年运行方式报告，宁夏电网风光零发下初始高频切机方案如表1所示。
表1 宁夏电网风光零发时初始高频切机方案
一、高渗透率新能源接入后传统高频切机方案适应性分析
仿真分析高频切机中风光火多类型电源的协调切机顺序，为高频切机整定原则的制定提供指导。
1)优先切火电机组，存在的稳定性恶化问题
宁夏风光呈现分散式大规模接入，风光同时为0的概率较小，风光以一个较大的概率维持一定的出力，此出力大小即置信容量，如风光具有置信容量，则风光接入后，可替代与置信容量大小同样规模的火电机组，如置信容量较大的话，此时火电机组的开机规模与风光零发方式相比大大减少。若此时按照轮次火电机组优先于风光电源切除，部分地区将失去火电机组无功电压的强支撑，剩余风光电源的弱无功支撑将使得系统稳定性存在恶化的风险。经仿真分析，在切除大量的火电机组后，系统表现出弱阻尼的特性，此时电网由高频问题转化为低频振荡问题，剩余火电机组发生功角振荡，进一步引发电网电压振荡，稳定性变得更加恶劣，如图3、4所示。
2)优先切火电机组，存在的风光波动引起二次扰动问题
在风速与光照资源作用下，12000MW的风电场与光伏电站出力如图5所示的波动变化，系统频率随着出力的变化发生较大幅度的改变，给电网带来一定冲击，影响到电网安全，如图6所示。在高频切机方案制定中二次扰动的风险应予以避免。
3)优先切火电机组，存在的切机代价增大问题
基于风光接入的一种方式进行仿真分析：风光满发，火电机组采取均匀压出力的方式为增大的风光出力调峰，火电机组的开机规模与风光零发时相同。仿真0.2s解列、直流闭锁故障相继发生，优先切风光与切火电机组的动态频率对比结果如图7所示。由图可以看出，如无任何切机措施，宁夏电网暂态最高频率为51.07Hz，稳态频率为50.82Hz；优先切风光，暂态最高频率为50.72Hz，稳态频率为50.45Hz；优先切同样容量的火电机组，暂态最高频率为50.84Hz，稳态频率为50.6Hz。因此可推论：优先切风光电源，切机量将小于优先切火电，降低了维稳代价。
二、计及随机性新能源的高频切机优化调整方案：
1)校核初始高频切机方案
考虑以下五种直流闭锁故障类型，对解列后宁夏电网的高频切机方案进行适应性分析，仿真结果如表2所示。
故障1：0.2s发生宁东直流双极闭锁，宁夏电网功率过剩4000MW；
故障2：0.2s发生宁东+灵绍直流单极闭锁，宁夏电网功率过剩6000MW；
故障3：0.2s发生灵绍直流双极闭锁，宁夏电网功率过剩8000MW；
故障4：0.2s发生宁东直流单极+灵绍直流双极闭锁，宁夏电网功率过剩10000MW；
故障5：0.2s发生宁东+灵绍直流双极闭锁，宁夏电网功率过剩12000MW；
表2 风光零发下初始切机方案校核结果
由表2可以看出，所有故障下高频切机动作后系统暂态频率最高点未超过51.5Hz，未触发机组超速保护动作；最低点未低于49.0Hz，未触发低频减载动作；各直流闭锁故障下稳态频率均不高于50.5Hz，满足系统稳定运行要求。因此，本文所提高频切机整定方案在风光零发方式下可行。
2)计及新能源的高频切机优化方案
假设风光由零发波动至大发，即风光出力满足0.6的同时率，此时，风光出力7200MW，同时，火电机组均匀压出力响应风光波动。
优化方案1：从第一轮次开始，风光替代各个轮次所有的火电机组，直至风光替换完毕或者初始高频切机方案所有的轮次替换完成。本方案整定流程图如图8所示，其中频率定值、切机量和延时均不变，由此得风光出力60％时的改进方案1，如表3所示。
表3 风光出力60％时的高频切机优化调整方案1
根据表3方案仿真得高频切机动作后，各直流闭锁故障下的频率响应结果如表4所示。
表4 风光出力60％优化方案1校核结果
由表4可以看出，各故障下暂态频率最高点未超过51.5Hz，最低点未低于49.0Hz，稳态频率均不高于50.5Hz且不低于49.5Hz，满足系统稳定运行要求。
对比表2和表4可以发现，故障2至故障4初始方案与优化方案动作轮次相同，但相同故障下优化方案的稳态频率低于初始方案，且频率恢复稳定所需时间更短，说明切风光方案下系统频率特性更优。故障5优化方案比初始方案少动作一轮，但稳态频率满足要求，进一步验证了“优先切风光电源，切机量将小于优先切火电，降低了维稳代价”的结论。
但本方案存在的问题是当地区电网风光比例较高或集中接入电网时，全切风光对系统造成的冲击较大，不利于该地区的电网稳定，此时可考虑风光与火电机组均匀切的方案。
优化方案2：从第一轮次开始，各个轮次的火电机组一半由风光替代，一半维持原火电机组不变，直至风光替换完毕或者方案的所有轮次替换完成。本方案整定流程图如图9所示，其中每个火电厂至少保留一台机组，频率定值、切机量和延时均不变，由此得风光出力60％时的优化方案2，如表5所示
表5 风光出力60％时高频切机优化调整方案2
根据表5方案得到高频切机动作后，各直流闭锁故障下的频率响应结果如表6所示。
表6 风光出力60％优化方案2校核结果
对比表2、4和6可以发现，故障2至故障4优化方案2的动作轮次均与前两个方案相同，同一故障下，稳态频率高于优先切除所有风光的优化方案1，但低于只切火电机组的初始方案。
由表6可以看出，当发生宁绍+宁东直流双极闭锁故障，即功率过剩12000MW时，优化方案2的稳态频率为50.52Hz，稍高于运行规定的50.50Hz，但与初始方案相比，此时的改进方案2切机量减少一轮，机组的损耗大大减小。考虑到“风光与火电均匀切”可能存在因切机轮次减少而导致较轻程度的“频率悬浮”问题，此时可考虑发挥特殊轮的作用，帮助频率恢复至50.5Hz以下。根据工程经验，特殊轮动作的阈值应为50.5Hz，延时20s动作，本案例设定特殊轮的切机量为1000MW，仿真取10s的延时，仿真得该故障下增加特殊轮后，故障5的稳态频率为50.28Hz，与初始方案相比，切机量减少了约2000MW，稳态频率却降低了0.07Hz，即更少的切机量实现了更优的切机效果，因此，增加特殊轮辅助后，优化方案2满足要求且优于初始方案。
优化方案3：风光对各个轮次的火电机组采用交替滚动替换，即风光替换第一轮的火电机组，第二轮火电机组保持不变，依次类推，直至所有风光替换完毕或者方案所有轮次替换完成。如图10所示，其中每个火电厂至少保留一台机组，频率定值、切机量和延时均不变，由此得风光出力60％时的优化方案3，如表7所示
表7 风光出力60％时高频切机优化调整方案3
根据表7方案得到高频切机动作后，各直流闭锁故障下的频率响应结果如表8所示。
表8 风光出力60％优化方案3校核结果
对比表6和表8可以看出，优化方案2和优化方案3的控制效果基本相同，当发生灵绍+宁东直流双极闭锁故障，即功率过剩12000MW时，优化方案2的稳态频率为50.51Hz，稍高于运行规定的50.50Hz，相比初始方案少动作一轮。此时追加与优化方案2相同的特殊轮后，故障5的稳态频率为50.27Hz。因此，增加特殊轮辅助后，优化方案3也满足要求且优于初始方案。
与优化方案1相比，虽然改进方案2和3的频率恢复特性不如改进方案1，但该方案考虑了风光与火电均匀切机的需求，既有利于地区电网的稳定运行，也能均衡新能源与火电机组等运营商的利益。虽然可能存在因切机轮次减少而导致较轻程度的“频率悬浮”问题，但辅助特殊轮动作后，各故障下均能保证频率恢复到允许范围内。因此，优化方案2和3可取。
综上所述，三个优化方案均考虑了将风光引入高频切机方案，相同故障下，与初始只切火电机组的方案相比，优化方案的频率最高点和恢复稳定所需时间均更小，即切机效果更优。总体来看，优化方案1的切机效果优于方案2和方案3，在风光渗透率较低或新能源分散接入地区采用优化方案1可获得更优的频率特性；但在风光渗透率高或新能源集中接入的地区，应考虑风光和火电机组均匀切机的需求，此时优化方案2和3更可取。因此，应根据各电网新能源规模和接入方式，合理选择适合本地区的改进方案。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种高渗透率新能源接入的电网高频切机优化方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：将高渗透率新能源接入高频切机方案，分析其适应度；
所述步骤1分析适应度的方法包括以下步骤：
步骤1-1：预估高渗透率新能源接入高频切机方案后发生的仿真故障，包括：直流闭锁故障、风光电源接入内部各省级电网的高频故障和联络线解列故障；
步骤1-2：基于PSD-BPA仿真平台，建立高渗透率新能源接入的电力系统仿真模型，生成静态潮流计算结果和暂态稳定计算结果；
步骤1-3：模拟故障发生后高频切机正常动作，按轮次切除部分火电机组；
步骤1-4：分析火电机组优先于风光电源切除时所引发的状况，包括稳定性恶化、二次扰动或切机代价增大；
步骤2：提出基于高频切机方案的新能源与火电机组的协调切机原则；
步骤3：制定计及新能源的高频切机优化方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1-3的约束条件包括：
暂态最低频率fmin>49.0Hz；
暂态最高频率fmax<51.5Hz；
稳态频率49.5Hz≤f∞≤50.5Hz。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1-4具体包括：
a.部分地区失去火电机组无功电压的强支撑，剩余风光电源的弱无功支撑造成系统不稳定；
b.假定高频切机动作后系统频率恢复稳定，此时电网系统处于过渡状态，等效转动惯量较低，任何进一步的扰动在此场景下都会被放大；随着风光出力产生的大幅度频率波动，使得过渡期下的电网系统受到强烈冲击，引起二次扰动；
c.剩余的风光电源无转动惯量，增大切机代价。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，提出协调切机原则之前包括：
步骤2-1：对比分析火电机组和与新能源切机并网的技术经济性：
当光伏、风电由光能转换为电能时，为一次能源转化，无旋转元件；而火电机组包括机、炉、电三大单元，在切除、并网时，热负荷、电负荷在较短时间内大小、方向波动大，使得三大单元的惯性不一致，协调控制难度大；
步骤2-2：分析风光与火电均匀切机的需求；
在电网发生故障时，通过切除风光电源限制风光出力；
若新能源并网规模较小，将风光电源全部切除；若并网规模较大，逐步切除一定容量的风光电源，并保证一定量的风光在网运行。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协调切机原则包括：
优先切风光电源，后切火电机组；
风光电源和火电机组均匀切除。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述风光电源、火电机组均匀切除具体包括：切除相同容量的风光电源和火电机组时，剩余的火电机组有转动惯量，且具备调速功能；当电网系统频率恢复稳定时，通过比较得出优先切风光电源的切机量将小于优先切火电机组。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，制定计及新能源的高频切机优化方案包括下述步骤：
步骤3-1：将整定好的风光出力以零方式下的高频切机方案作为初始高频切机方案，按轮次切除火电机组；
步骤3-2：风光出力大于零时，火电机组均匀增减出力；
根据当前风光出力大小，从第一轮次切机开始，依次替代各个轮次的火电机组，直至所有风光出力替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：针对优先切风光电源，后切火电机组制定优化方案：从第一轮次开始，由风光电源替代所有各个轮次的火电机组，直至风光替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成；
针对风光电源和火电机组均匀切除制定优化方案：
从第一轮次开始，风光电源替代各个轮次火电机组的一半，另一半维持原火电机组不变，直至风光替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成；
风光对各个轮次的火电机组采用交替滚动替换，即风光电源替换第一轮的火电机组，第二轮火电机组保持不变，依次类推，直至所有风光替换完毕或者初始高频切机方案的所有轮次替换完成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108123481B (zh) * 2016-11-28 2020-02-18 南方电网科学研究院有限责任公司 一种风电高频切机控制装置及方法
CN108155653A (zh) * 2016-12-06 2018-06-12 苏州热工研究院有限公司 一种用于核电厂的安稳装置辅助控制方法及系统
CN106684929B (zh) * 2017-01-09 2019-05-31 南方电网科学研究院有限责任公司 一种基于风火直流孤岛系统的直流外送控制方法
CN110401208B (zh) * 2019-07-26 2023-05-26 云南电网有限责任公司 一种交直流系统高频切机的智能整定方法
CN111371123B (zh) * 2020-03-26 2021-06-18 国电南瑞科技股份有限公司 多类型电源汇集直流外送系统切机策略优化方法和装置
CN111478332B (zh) * 2020-04-02 2023-06-20 贵州电网有限责任公司 基于保守极限的暂态稳定紧急控制切机定值在线调整方法
CN113949070B (zh) * 2020-07-15 2023-04-25 电力规划总院有限公司 一种高周切机整定方法、装置及电子设备
CN112561137B (zh) * 2020-11-30 2022-09-23 清华大学深圳国际研究生院 一种用于包含新能源机组的电网高频切机优化方法
CN112670998B (zh) * 2020-12-14 2023-05-19 中国电建集团江西省电力建设有限公司 一种计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法
CN116599162B (zh) * 2023-07-19 2023-09-15 昆明理工大学 一种n-1下新能源渗透率的确定方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8401706B2 (en) * 2008-08-28 2013-03-19 ETM Electromatic Networked multi-inverter maximum power-point tracking
CN103956742A (zh) * 2014-04-14 2014-07-30 国家电网公司 一种复杂能源环境下电力系统运行方式的确定方法
CN104113086A (zh) * 2014-06-24 2014-10-22 国家电网公司 一种风电火电切机策略协调优化方法
CN104184169A (zh) * 2014-09-11 2014-12-03 国家电网公司 一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法
CN104268332A (zh) * 2014-09-22 2015-01-07 国家电网公司 一种基于区域互联电网频率特性的高频切机仿真配置方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8401706B2 (en) * 2008-08-28 2013-03-19 ETM Electromatic Networked multi-inverter maximum power-point tracking
CN103956742A (zh) * 2014-04-14 2014-07-30 国家电网公司 一种复杂能源环境下电力系统运行方式的确定方法
CN104113086A (zh) * 2014-06-24 2014-10-22 国家电网公司 一种风电火电切机策略协调优化方法
CN104184169A (zh) * 2014-09-11 2014-12-03 国家电网公司 一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法
CN104268332A (zh) * 2014-09-22 2015-01-07 国家电网公司 一种基于区域互联电网频率特性的高频切机仿真配置方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Research on transient stability under HVDC block fault in wind-thermal-bundled power base transmitted by AC/DC system;Dezhi Chen;《2014 International Conference on Power System Technology》;20141022;第1-7页 *

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