CN105846472B - 基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法及系统 - Google Patents
基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法及系统，方法包括：首先确定光伏电站的出力波动性，进而根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值，最后确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。本申请利用光伏出力波动性来仿真电网频率变化，并且能够得到电网频率指标超限时的光伏出力水平，为后续指导光伏并网提供数据参考。
Description
技术领域
本申请涉及光伏并网技术领域，更具体地说，涉及一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法及系统。
背景技术
随着能源需求的不断增加，以及对环境保护的呼声越来越高，近些年光伏发电得到了快速发展，在电源中的比重不断攀升，使得光伏发电与电网的相互影响越来越复杂。随着电力系统对光伏发电运行可靠性要求的日益严格及国内外研究机构进行了大量的研究并提出了诸多的解决方案，对光伏发电并网运行的相关问题认识和解决方法也在不断的进步。
目前，对大规模光伏并网引起的电力系统频率稳定性问题缺乏系统的研究。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法及系统，用于评估光伏出力波动性对电网频率变化的影响。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法，包括：
确定光伏电站的出力波动性；
根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值；
确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。
优选地，所述确定光伏电站的出力波动性，包括：
建立光伏电站的时序出力模型，所述时序出力模型描述了光伏发电功率随时间的变化情况；
根据所述时序出力模型，确定各时刻光伏发电功率以及各时刻光伏发电功率的变化率。
优选地，所述根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值，包括：
利用PowerFactory仿真软件对电网频率变化进行仿真计算，其中输入参数包括所述时序出力模型，仿真计算得到电网频率变化值ΔF和电网频率变化率f：
ΔF＝F(t+T)-F(t)
其中，F(t)为t时刻电网频率值，T为预置时间间隔，F0为电网的标称频率。
优选地，仿真计算还可以得到电网频率偏差和频率合格率，其中，
所述电网频率偏差为：电网的实际运行频率对电网的标称频率的相对值；
所述电网频率合格率为：电网频率偏差在预置频率偏差阈值内累计运行时间与电网总运行时间的比例。
优选地，所述确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平，包括：
确定电网频率变化值ΔF超过预置频率变化阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率；
确定电网频率变化率f超过预置频率变化率阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率。
一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估系统，包括：
出力波动性确定单元，用于确定光伏电站的出力波动性；
仿真计算单元，用于根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值；
超限检测单元，用于确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。
优选地，所述出力波动性确定单元包括：
模型建立单元，用于建立光伏电站的时序出力模型，所述时序出力模型描述了光伏发电功率随时间的变化情况；
模型计算单元，用于根据所述时序出力模型，确定各时刻光伏发电功率以及各时刻光伏发电功率的变化率。
优选地，所述仿真计算单元包括：
第一仿真计算子单元，用于利用PowerFactory仿真软件对电网频率变化进行仿真计算，其中输入参数包括所述时序出力模型，仿真计算得到电网频率变化值ΔF和电网频率变化率f：
ΔF＝F(t+T)-F(t)
其中，F(t)为t时刻电网频率值，T为预置时间间隔，F0为电网的标称频率。
优选地，所述第一仿真计算子单元仿真计算还可以得到电网频率偏差和频率合格率，其中，
所述电网频率偏差为：电网的实际运行频率对电网的标称频率的相对值；
所述电网频率合格率为：电网频率偏差在预置频率偏差阈值内累计运行时间与电网总运行时间的比例。
优选地，所述超限检测单元包括：
第一超限检测子单元，用于确定电网频率变化值ΔF超过预置频率变化阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率；
第二超限检测子单元，用于确定电网频率变化率f超过预置频率变化率阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法，首先确定光伏电站的出力波动性，进而根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值，最后确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。本申请利用光伏出力波动性来仿真电网频率变化，并且能够得到电网频率指标超限时的光伏出力水平，为后续指导光伏并网提供数据参考。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法流程图；
图2为本申请实施例公开的一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1，图1为本申请实施例公开的一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤S100、确定光伏电站的出力波动性；
具体地，光伏电站出力水平随着时间变化而出现波动性，本实施例中统计确定光伏电站的出力波动性。
步骤S110、根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值；
具体地，为了预测光伏电站并入电网后对电网系统的频率影响，本申请利用光伏电站的出力波动性对电网频率变化进行仿真计算，得到衡量电网频率变化的指标的数值。
其中，仿真计算可以采用常见的仿真软件，例如PowerFactory仿真软件等。
衡量电网频率变化的指标可以有多种，如电网频率变化值、电网频率变化率等。
步骤S120、确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。
具体地，本实施例预先设置了各指标的阈值，在确定上一步骤得到的指标的数值超过指标阈值时，确定光伏电站的出力水平。
其中，光伏电站的出力水平可以包括光伏发电功率、光伏发电功率的变化率等。
本申请实施例提供的基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法，首先确定光伏电站的出力波动性，进而根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值，最后确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。本申请利用光伏出力波动性来仿真电网频率变化，并且能够得到电网频率指标超限时的光伏出力水平，为后续指导光伏并网提供数据参考。
具体地，对于上述确定光伏电站的出力波动性的过程，可以包括：
一、建立光伏电站的时序出力模型，所述时序出力模型描述了光伏发电功率随时间的变化情况。
光伏电站的时序出力模型可以是光伏发电功率随时间的变化曲线。
二、根据所述时序出力模型，确定各时刻光伏发电功率以及各时刻光伏发电功率的变化率。
具体地，通过光伏发电功率随时间的变化曲线可以确定各个时刻光伏发电功率，以及各个时刻光伏发电功率的变化率。
进一步地，在仿真计算电网频率变化指标数值时，可以利用PowerFactory仿真软件对电网频率变化进行仿真计算，其中输入参数包括所述时序出力模型，仿真计算得到电网系统频率变化值ΔF和电网系统频率变化率f：
ΔF＝F(t+T)-F(t)
其中，F(t)为t时刻电网频率值，T为预置时间间隔，F0为电网的标称频率。
在此基础上，本实施例针对电网频率变化值和电网频率变化率设定了阈值，分别为频率变化阈值和频率变化阈值。
则上述步骤S120、确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平的过程可以包括：
确定电网频率变化值ΔF超过预置频率变化阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率；
确定电网频率变化率f超过预置频率变化率阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率。
其中，光伏发电功率以及光伏发电功率的变化率可以通过光伏发电功率随时间的变化曲线而确定。
再进一步地，通过仿真计算还可以得到电网频率偏差和频率合格率，其中：
所述电网频率偏差为：电网的实际运行频率对电网的标称频率的相对值；
具体公式为：
所述电网频率合格率为：电网频率偏差在预置频率偏差阈值内累计运行时间与电网总运行时间的比例。
具体公式为：
下面对本申请实施例提供的基于光伏出力波动性的电网频率变化评估系统进行描述，下文描述的基于光伏出力波动性的电网频率变化评估系统与上文描述的基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法可相互对应参照。
参见图2，图2为本申请实施例公开的一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估系统结构示意图。
如图2所示，该系统包括：
出力波动性确定单元21，用于确定光伏电站的出力波动性；
仿真计算单元22，用于根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值；
超限检测单元23，用于确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。
本申请实施例提供的基于光伏出力波动性的电网频率变化评估系统，首先确定光伏电站的出力波动性，进而根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值，最后确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。本申请利用光伏出力波动性来仿真电网频率变化，并且能够得到电网频率指标超限时的光伏出力水平，为后续指导光伏并网提供数据参考。
可选的，上述出力波动性确定单元可以包括：
模型建立单元，用于建立光伏电站的时序出力模型，所述时序出力模型描述了光伏发电功率随时间的变化情况；
模型计算单元，用于根据所述时序出力模型，确定各时刻光伏发电功率以及各时刻光伏发电功率的变化率。
可选的，上述仿真计算单元可以包括：
第一仿真计算子单元，用于利用PowerFactory仿真软件对电网频率变化进行仿真计算，其中输入参数包括所述时序出力模型，仿真计算得到电网频率变化值ΔF和电网系统频率变化率f：
ΔF＝F(t+T)-F(t)
其中，F(t)为t时刻电网频率值，T为预置时间间隔，F0为电网的标称频率。
所述第一仿真计算子单元仿真计算还可以得到电网频率偏差和频率合格率，其中，
所述电网频率偏差为：电网的实际运行频率对电网的标称频率的相对值；
所述电网频率合格率为：电网频率偏差在预置频率偏差阈值内累计运行时间与电网总运行时间的比例。
可选的，上述超限检测单元可以包括：
第一超限检测子单元，用于确定电网频率变化值ΔF超过预置频率变化阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率；
第二超限检测子单元，用于确定电网频率变化率f超过预置频率变化率阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估方法，其特征在于，包括：
确定光伏电站的出力波动性；
根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值，包括：利用PowerFactory仿真软件对电网频率变化进行仿真计算，其中输入参数包括时序出力模型，仿真计算得到电网频率变化值ΔF和电网频率变化率f：
ΔF＝F(t+T)-F(t)
其中，F(t)为t时刻电网频率值，T为预置时间间隔，F0为电网的标称频率；
确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定光伏电站的出力波动性，包括：
建立光伏电站的时序出力模型，所述时序出力模型描述了光伏发电功率随时间的变化情况；
根据所述时序出力模型，确定各时刻光伏发电功率以及各时刻光伏发电功率的变化率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，仿真计算还可以得到电网频率偏差和频率合格率，其中，
所述电网频率偏差为：电网的实际运行频率对电网的标称频率的相对值；
所述电网频率合格率为：电网频率偏差在预置频率偏差阈值内累计运行时间与电网总运行时间的比例。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平，包括：
确定电网频率变化值ΔF超过预置频率变化阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率；
确定电网频率变化率f超过预置频率变化率阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率。
5.一种基于光伏出力波动性的电网频率变化评估系统，其特征在于，包括：
出力波动性确定单元，用于确定光伏电站的出力波动性；
仿真计算单元，用于根据所述出力波动性，对电网频率变化进行仿真，得到衡量电网频率变化的指标的数值；所述仿真计算单元包括：
第一仿真计算子单元，用于利用PowerFactory仿真软件对电网频率变化进行仿真计算，其中输入参数包括时序出力模型，仿真计算得到电网频率变化值ΔF和电网频率变化率f：
ΔF＝F(t+T)-F(t)
其中，F(t)为t时刻电网频率值，T为预置时间间隔，F0为电网的标称频率；
超限检测单元，用于确定所述指标的数值在超过预置指标阈值时，光伏电站的出力水平。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述出力波动性确定单元包括：
模型建立单元，用于建立光伏电站的时序出力模型，所述时序出力模型描述了光伏发电功率随时间的变化情况；
模型计算单元，用于根据所述时序出力模型，确定各时刻光伏发电功率以及各时刻光伏发电功率的变化率。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一仿真计算子单元仿真计算还可以得到电网频率偏差和频率合格率，其中，
所述电网频率偏差为：电网的实际运行频率对电网的标称频率的相对值；
所述电网频率合格率为：电网频率偏差在预置频率偏差阈值内累计运行时间与电网总运行时间的比例。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述超限检测单元包括：
第一超限检测子单元，用于确定电网频率变化值ΔF超过预置频率变化阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率；
第二超限检测子单元，用于确定电网频率变化率f超过预置频率变化率阈值时刻，光伏发电功率和光伏发电功率的变化率。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |