CN108808727B - 一种含可中断负荷和新能源的电力系统稳控策略 - Google Patents
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Abstract
一种含可中断负荷和新能源的电力系统稳控策略，它包括以下步骤：1）在正常电力系统风电场中连接新能源和可中断负荷；2）在正常情况下，新能源发出有功功率和无功功率，可中断负荷消耗有功；3）故障期间检测电压和频率发生波动，检测风电场发出的有功功率和母线电压频率以及计算当前系统下转动惯量；4）检测系统实时的有功功率缺额
，并计算达到频率极值f p ；其提高系统频率稳定水平，与传统分析方法相比具有如下优点：能够有效的判断系统频率稳定水平；由于该控制方法只是在原有监测系统中引入一个监测模块，使得其更易于工程实现。本发明的分析方法具有计算简单、结果准确、易于实现且工程应用价值高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统运行和交易领域，是含可中断负荷和新能源电力系统稳控策略，应用于含可中断负荷的电力市场交易和新能源消纳技术。
背景技术
随着特高压电网的快速发展，大规模新能源并网以及节能发电调度的试点和推进，电网的技术水平和复杂程度也越来越高，要求电网调度运行人员及时掌握电网的安全稳定状态及电网的运行风险，提升应对大电网事故风险的分析和处置能力。
电网信息化建设推进及电网实时监视与预警技术的快速发展，使调控人员所掌握的监控和调度信息迅速增长，在线安全稳定分析积累了大量的历史时空运行数据，其中蕴含了宝贵的电网运行规律，同时又贴近实际运行情况，可用来提高在线决策的合理性和实用性。另一方面，目前在线分析系统偏重评估和预警，对于指导运行的辅助决策功能尚不完善，实用性有待提高。因此，有必要采取设计合适的电力市场交易和新能源消纳稳控策略改善新能源交易模式下稳定水平。
目前，在提高和改善含可中断负荷的电力系统稳定性问题主要有两种方法：一种是优化风电和光伏控制策略，如桨距角控制和最大功率跟踪技术改善系统的阻尼，但该方法控制效果有限且实现难度特别大；另一种是利用附加设备，如串联制动电阻和蒸汽机快速动作。但上述方法普遍存在投资大、具有较大副作用等缺点。
发明内容
发明目的：
本发明提供一种含可中断负荷和新能源的电力系统稳控策略，其目的是解决以往所存在的问题，其针对现有含可中断负荷和新能源电力系统，其计算简单、评价准确、易于实现应用，能够提高现有电力系统的频率稳定性，改善含可中断负荷和新能源电力系统消纳水平。
技术方案：
本发明的目的是由以下技术方案来实现的：
一种含可中断负荷和新能源电力市场交易的系统稳定性评价方法，其特征是，它包括以下步骤：
1)在正常电力系统风电场中连接新能源和可中断负荷；
2)在正常情况下，新能源发出有功功率和无功功率，可中断负荷消耗有功；
3)故障期间检测电压和频率发生波动，检测风电场发出的有功功率和母线电压频率以及计算当前系统下转动惯量：
其中：Hi为第i台机的发电机惯量，ωi为第i台机的转速。Hs为系统惯量。
4)检测系统实时的有功功率缺额ΔPt，并计算达到频率极值fp：
其中:f0为频率初值。
当系统频率极值fp小于频率最大值fmax和大于频率最小值fmin时，说明当前的策略是可行的。
5)当系统频率极值fp大于频率最大值fmax或小于频率最小值fmin时，需要调整对应的策略，当系统频率极值fp过大时，说明机组有功过剩，需要切除部分机组，首先需要切除的光伏电站，因为光伏电站本身不具备惯量，对系统频率稳定没有改善，切除光伏电站后可以减小频率缺额，所以需要切除光伏电站。其次切除风电场，因为风电场的惯量相对传统机组惯量较小，在维持系统频率稳定时发挥的作用不足，需要第二位切除。如果经过前两轮切机后，频率依然不能满足要求，第三轮需要切除小同步机组，避免系统惯量快速下降，不利于故障后频率恢复。
优点效果：
本发明针对含中断负荷和新能源电力系统，提供一种能够快速判断系统惯量和频率恢复的方法，其提高系统频率稳定水平，与传统分析方法相比具有如下优点：能够有效的判断系统频率稳定水平；由于该控制方法只是在原有监测系统中引入一个监测模块，使得其更易于工程实现。本发明的分析方法具有计算简单、结果准确、易于实现且工程应用价值高等特点。
附图说明
图1是换流站闭锁后两种策略下频率变化曲线。
具体实施方式
本发明的含可中断负荷和新能源电力系统评估方法，包括以下步骤：
一种含可中断负荷和新能源的电力系统稳控策略，其特征在于：该策略包括以下步骤：
1)在正常电力系统风电场中连接新能源和可中断负荷；
2)在正常情况下，新能源发出有功功率和无功功率，可中断负荷消耗有功；
3)故障期间检测电压和频率发生波动，检测风电场发出的有功功率和母线电压频率以及计算当前系统下转动惯量：
其中：Hi为第i台机的发电机惯量，ωi为第i台机的转速。Hs为系统惯量。
4)检测系统实时的有功功率缺额ΔPt，并计算达到频率极值fp：
其中:f0为频率初值。
当系统频率极值fp小于频率最大值fmax和大于频率最小值fmin时，说明当前的策略是可行的。
5)当系统频率极值fp大于频率最大值fmax或小于频率最小值fmin时，需要调整对应的策略，当系统频率极值fp过大时，说明机组有功过剩，需要切除部分机组，首先需要切除的光伏电站，因为光伏电站本身不具备惯量，对系统频率稳定没有改善，切除光伏电站后可以减小频率缺额，所以需要切除光伏电站。其次切除风电场，因为风电场的惯量相对传统机组惯量较小，在维持系统频率稳定时发挥的作用不足，需要第二位切除。如果经过前两轮切机后，频率依然不能满足要求，第三轮需要切除小同步机组，避免系统惯量快速下降，不利于故障后频率恢复。直至系统频率满足要求为止。
实施算例：
在某换流站发生直流闭锁后，设计两套稳控策略：
策略一是切除配套风电和风光，保持配套的火电机组。
策略二是切除配套的火电机组，保留风电和光伏电站。如图1所示，换流站在7.6s发生短路故障，策略一频率较为平稳，策略二在7.8s切除火电后频率迅速降低，随后恢复至49.8Hz左右。对比两种策略下的频率变化曲线，策略一的频率波动更小，恢复稳态频率的时间更短，有利于故障情况下的电力频率恢复。
Claims (1)
1.一种含可中断负荷和新能源的电力系统稳控策略，其特征在于：该策略包括以下步骤：
1)在正常电力系统风电场中连接新能源和可中断负荷；
2)在正常情况下，新能源发出有功功率和无功功率，可中断负荷消耗有功；
3)故障期间检测电压和频率发生波动，检测风电场发出的有功功率和母线电压频率以及计算当前系统下转动惯量：
其中：Hi为第i台机的发电机惯量，ωi为第i台机的转速；Hs为系统惯量，n为发电机台数；
4)检测系统实时的有功功率缺额ΔPt，并计算达到频率极值fp：
其中:f0为频率初值，t为时间，dt为时间的微分；
当系统频率极值fp小于频率最大值fmax和大于频率最小值fmin时，说明当前的策略是可行的；
5)当系统频率极值fp大于频率最大值fmax或小于频率最小值fmin时，需要调整对应的策略；5)步骤中当系统频率极值fp过大时，首先切除的光伏电站，其次切除风电场，如果经过前两轮切机后，频率依然不能满足要求，第三轮需要切除小同步机组，直至系统频率满足要求为止。
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