CN107732979A - 一种基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法，包括如下步骤：1)确定电网的运行方式；2)获取电网的关键输电断面及该关键输电断面的输电极限，通过对电网关键输电断面的输电极限进行静态电压稳定分析计算电网的电压稳定裕度；3)计算旋转备用发电机组的旋转备用容量变化时对应的电网电压稳定裕度的变化量，然后根据旋转备用发电机组的旋转备用容量变化时对应的电网电压稳定裕度的变化量制定旋转备用容量的优化方案；4)修改电网中的新能源出力及火电机组出力，计算不同新能源出力及满足输电需求条件下对应的旋转备用最优容量，完成基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化，该方法能够实现发电旋转备用容量的优化。
Description
技术领域
本发明属于电力系统运行控制优化领域，涉及一种基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法。
背景技术
我国电网的负荷和能源资源分布呈逆向集中分布的特点。随着电源建设和远距离输电的发展，通道的输电能力难以满足运行要求的情况不断出现，提高系统电压稳定水平是提高输电能力的重要方法，而增加旋备容量是直接提高电压稳定水平的重要手段。在电力系统运行控制领域，保留多少旋备容量涉及经济性、安全性以及网源协调，并且应该能够随着潮流水平的变化实时调整，所以旋备容量优化调度非常重要。一般认为，当输电通道受端近区留有较多旋备时，有利于系统稳定。但是具体效果怎么样，尚未有相关研究成果发表。目前的普遍做法是仅考虑机组容量或机组地理分布，或基于供电可靠性、频率稳定性等特性进行简单计算，结合调度员的经验进行决策，未考虑机组电压特性对系统电压稳定性的影响，为了安全性，有时候牺牲了经济性，因此需要开发出一种基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法，该方法能够在保证电网安全性的同时提高经济性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法，该方法能够实现发电旋转备用容量的优化，并且能够保证电网的经济性及安全性。
为达到上述目的，本发明所述的基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法包括如下步骤：
1)确定电网的运行方式；
2)获取电网的关键输电断面及该关键输电断面的输电极限，通过对电网关键输电断面的输电极限进行静态电压稳定分析计算电网的电压稳定裕度；
3)计算旋转备用发电机组的旋转备用容量变化时对应的电网电压稳定裕度的变化量，然后根据旋转备用发电机组的旋转备用容量变化时对应的电网电压稳定裕度的变化量制定旋转备用容量的优化方案；
4)修改电网中的新能源出力及火电机组出力，计算不同新能源出力及满足输电需求条件下对应的旋转备用最优容量，完成基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化。
步骤1)中将电网的运行方式确定为高峰负荷方式。
步骤2)中，通过潮流及安全稳定分析获取电网的关键输电断面及该关键输电断面的输电极限。
步骤2)中关键输电断面的输电极限包括关键输电断面的静态稳定极限、暂态稳定极限、动态稳定极限及热稳定极限。
步骤2)中电网的电压稳定裕度包括电网的区域有功储备系数、负荷母线有功裕度及负荷母线无功裕度。
电网的区域有功储备系数大于8％，电网的负荷母线有功裕度大于50％，电网的负荷母线无功裕度大于10％。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法在具体操作时，通过根据旋转备用发电机组的旋转备用容量变化时对应的电网电压稳定裕度的变化量制定旋转备用容量的优化方案，然后计算不同新能源出力及满足输电需求条件下对应的旋转备用优化容量，以实现发电旋转备用容量优化，经济性较高，同时提高了新能源的接纳能力，保证电网的安全稳定水平及运行控制水平，解决了目前在旋转备用容量决策方案依赖运行人员的个人经验、为电网安全牺牲经济性的技术缺陷。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2a为实施例一中基础极限方式下陕北－关中断面相关电压曲线图；
图2b为实施例一中基础极限方式下陕北－关中断面相关功角曲线图；
图3a为实施例一中榆横电厂增加旋备30万千瓦极限方式下断面的相关电压曲线图；
图3b为实施例一中榆横电厂增加旋备30万千瓦极限方式下断面的功角曲线图；
图4a为实施例一中店塔电厂增加旋备30万千瓦极限方式下断面的相关电压曲线图；
图4b为实施例一中店塔电厂增加旋备30万千瓦极限方式下断面的功角曲线图；
图5a为实施例一中秦岭扩建电厂增加旋备30万千瓦极限方式下断面的相关电压曲线图；
图5b为实施例一中秦岭扩建电厂增加旋备30万千瓦极限方式下断面的功角曲线图；
图6a为实施例一中宝二扩电厂增加旋备30万千瓦极限方式下断面的相关电压曲线图；
图6b为实施例一中宝二扩电厂增加旋备30万千瓦极限方式下断面的功角曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法包括如下步骤：
1)确定电网的运行方式；
2)获取电网的关键输电断面及该关键输电断面的输电极限，通过对电网关键输电断面的输电极限进行静态电压稳定分析计算电网的电压稳定裕度；
3)计算旋转备用发电机组的旋转备用容量变化时对应的电网电压稳定裕度的变化量，然后根据旋转备用发电机组的旋转备用容量变化时对应的电网电压稳定裕度的变化量制定旋转备用容量的优化方案；
4)修改电网中的新能源出力及火电机组出力，计算不同新能源出力及满足输电需求条件下对应的旋转备用最优容量，完成基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化。
步骤1)中将电网的运行方式确定为高峰负荷方式。
步骤2)中，通过潮流及安全稳定分析获取电网的关键输电断面及该关键输电断面的输电极限；步骤2)中关键输电断面的输电极限包括关键输电断面的静态稳定极限、暂态稳定极限、动态稳定极限及热稳定极限；电网的电压稳定裕度包括电网的区域有功储备系数、负荷母线有功裕度及负荷母线无功裕度，其中，电网的区域有功储备系数大于8％，电网的负荷母线有功裕度大于50％，电网的负荷母线无功裕度大于10％。
步骤3)在制备旋转备用容量的优化方案时，需要结合发电机的类型、发电机的位置、发电机的出力、机端的电压、发电机的旋转备用容量及输电通道电压稳定裕度变化灵敏度。
步骤3)的具体操作为：3a)计算基础方式下的输电通道相关母线的电压稳定裕度指标；3b)选定待研究的发电机组对象，按电厂逐个调整其旋转备用容量，并保持其他边界条件不变，其中，每调整一个电厂的出力，则重新计算该方式下的相关电压稳定裕度指标；3c)基于发电机组的旋转备用容量变化对应的电压稳定裕度变化量，获得旋转备用的效果排序，并根据旋转备用的效果排序指定旋转备用容量的优化方案。
步骤4)的具体操作为：4a)在基础方式中增加新能源出力，计算相关电压稳定裕度指标，以及为恢复原电压稳定裕度水平所需的最优旋备容量；4b)在基础方式中调整输电通道送受端的火电出力，计算相关电压稳定裕度指标，以及为恢复原电压稳定裕度水平所需的最优旋备容量。
实施例一
以西北大电网中的陕西电网为研究对象电网，建立西北大电网2020年冬季典型高峰负荷运行方式。西北电网总装机约3.17亿千瓦，总负荷约1.25亿千瓦；陕西电网总装机约3800万千瓦，总负荷约3150万千瓦，典型方式下无功负荷1470万千乏，旋转备用110万千瓦。陕西电网对外联络线功率情况：甘肃送陕西200万千瓦，德宝双极送四川300万千瓦，灵宝送河南111万千瓦，陕鄂单极送湖北500万千瓦；该方式下，陕北750/330kV电磁环网解环运行，新能源出力3160MW，其中，定靖站汇集风电2440MW，榆林及神木站汇集风电出力720MW，由于高峰负荷出现在晚上，光伏出力均为0。典型方式的旋备情况是：陕北直流配套电源旋备500MW，关中旋备600MW，陕南旋备0MW。
待研究电网的关键输电断面主要是陕北-关中四回750kV线路，包括榆横-洛川750kV同塔双回线路和定靖-富县750kV同塔双回线路。该方式下，该断面极限由动稳极限决定，限制故障为陕鄂直流单极闭锁，动稳极限约4900MW。该典型方式下：陕西电网区域有功裕度为53.2p.u.，区域有功储备系数为16.9％；负荷母线有功裕度均在4.427～13.665p.u.之间，最小裕度百分比为62％；负荷母线无功裕度均在1.841～9.236p.u.之间，最小裕度百分比为33％。
基于典型方式，为使电压稳定裕度指标大致不变，获得以下结果：
受端增开宝鸡一台300MW机组，断面功率可增加约90MW；
受端增开渭河一台300MW机组，断面功率可增加约120MW；
受端秦岭扩建电厂增加300MW旋备，断面功率可增加约150MW；
送端增开郭家湾一台300MW机组，断面功率可增加约60MW；
送端增开店塔一台660MW机组，断面功率可增加约220MW；
送端增开榆横一台660MW机组，断面功率可增加约260MW；
计算旋转备用的发电机组的旋转备用容量变化时对应的电压稳定裕度变化量，并由此制订旋转备用容量的优化方案；
修改电网中的新能源出力及火电机组出力，计算新能源不同出力和输电需求情况对应的旋转备用最优容量，根据计算，为保持关键输电断面输电能力和电压稳定指标大致不变：榆林以北新能源增加100MW，需要在通道附近增加旋备40～50MW；定靖站汇集新能源增加100MW，需要在通道附近增加旋备20～30MW。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)确定电网的运行方式；
2)获取电网的关键输电断面及该关键输电断面的输电极限，通过对电网关键输电断面的输电极限进行静态电压稳定分析计算电网的电压稳定裕度；
3)计算旋转备用发电机组的旋转备用容量变化时对应的电网电压稳定裕度的变化量，然后根据旋转备用发电机组的旋转备用容量变化时对应的电网电压稳定裕度的变化量制定旋转备用容量的优化方案；
4)修改电网中的新能源出力及火电机组出力，计算不同新能源出力及满足输电需求条件下对应的旋转备用最优容量，完成基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化。
2.如权利要求1所述的基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法，其特征在于，步骤1)中将电网的运行方式确定为高峰负荷方式。
3.如权利要求1所述的基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法，其特征在于，步骤2)中，通过潮流及安全稳定分析获取电网的关键输电断面及该关键输电断面的输电极限。
4.如权利要求1所述的基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法，其特征在于，步骤2)中关键输电断面的输电极限包括关键输电断面的静态稳定极限、暂态稳定极限、动态稳定极限及热稳定极限。
5.如权利要求1所述的基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法，其特征在于，步骤2)中电网的电压稳定裕度包括电网的区域有功储备系数、负荷母线有功裕度及负荷母线无功裕度。
6.如权利要求5所述的基于电压稳定裕度的发电旋转备用容量优化方法，其特征在于，电网的区域有功储备系数大于8％，电网的负荷母线有功裕度大于50％，电网的负荷母线无功裕度大于10％。
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