CN109599865B - 一种确定电力系统中新能源占比的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定电力系统中新能源占比的方法，包括：建立系统频率响应综合模型，并基于所述系统频率响应综合模型确定满足频率稳定要求的新能源最大占比值；根据所述新能源最大占比值，检测电力系统中的电压稳定度，若所述电压稳定度不满足预定要求，则调整所述电力系统中的新能源最大占比值，直到所述电压稳定度满足预定要求，并将满足预定要求的电力系统中的新能源最大占比值作为电力系统中允许的新能源占比值。本发明侧重从电力系统的频率稳定和电压稳定两个方面出发，研究电力系统中允许的新能源占比的评估方法，以实现新能源消纳的最大化，从而可以高效解决因系统稳定造成的新能源消纳能力浪费问题。

Description

一种确定电力系统中新能源占比的方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种确定电力系统中新能源占比的方法。

背景技术

在新能源发电大力发展的背景下，新能源输出功率的不确定性与随机性给电网的运行和控制带来深刻的影响。一方面，新能源的这种不确定性要求电网提供足够的备用容量，若过分地考虑新能源输出功率的不确定性，则会造成严重的资源浪费。另一方面，新能源的随机性要求电网的控制能力有较高的灵活性，而目前电网中主要机组类型为调节速率相对较慢的火电，即使基于一定技术手段进行机组改造，仍远远无法满足新能源输出功率波动造成的系统失稳的速率。

以上种种客观因素决定了新能源消纳问题的客观存在，目前许多着重从提升新能源消纳的角度开展的多种多样的研究工作也正在进行中，而且当前时代背景决定了新能源将成为未来的主要能源形式，确保新能源的高比例接入是电力系统领域持续不断的研究热点。然而，截止目前仍没有一种较佳的方案能够合理地确定电力系统中新能源的占比情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定电力系统中新能源占比的方法，从而可以高效解决因系统稳定造成的新能源消纳能力浪费问题，并能够最大限度地利用已有电网资源消纳新能源，增加新能源在电力系统中的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种确定电力系统中新能源占比的方法，包括：

建立系统频率响应综合模型，并基于所述系统频率响应综合模型确定满足频率稳定要求的新能源最大占比值，所述的系统频率响应综合模型包括负荷阻尼常数、等值惯性时间常数、新能源发电机组所承担负载比例和各类传统发电机组模型，并且每类传统发电机组模型均根据该类传统发电机组所承担负载比例建立而成；

根据所述新能源最大占比值，检测电力系统中的电压稳定度，若所述电压稳定度不满足预定要求，则调整所述电力系统中的新能源最大占比值，直到所述电压稳定度满足预定要求，并将满足预定要求的电力系统中的新能源最大占比值作为电力系统中允许的新能源占比值。

所述检测电力系统中的电压稳定度的步骤包括以下至少一项：

检测电力系统中是否满足N-1开断下所有一次设备不越限，若否，则确定所述电压稳定度不满足预定要求；

检测典型N-1故障下是否满足无措施稳定的要求，若否，则确定所述电压稳定度不满足预定要求；

检测典型N-2故障下是否存在系统不能恢复稳定的工况，若是，则确定所述电压稳定度不满足预定要求。

基于所述系统频率响应综合模型确定满足频率稳定要求的新能源最大占比值的步骤包括：

当系统发生功率扰动后，运用系统频率响应综合模型，并不断改变该模型中的新能源发电机组所承担负载比例和等值惯性时间常数后进行仿真，以得到不同新能源渗透率下的系统频率响应曲线，直至新能源渗透率同时满足：当前新能源渗透率下系统的最低频率≥系统频率稳定约束中的最低频率下限值＞当前新能源渗透率增加预定百分比数值后系统的最低频率，且当前新能源渗透率下系统的最大频率变化率≤系统频率稳定约束中的最大频率变化率上限值＜当前新能源渗透率增加预定百分比数值后系统的最大频率变化率，并将其作为所述满足频率稳定要求的新能源最大占比值。

所述系统频率响应综合模型满足以下公式：

公式1中，M表示系统的等值惯性时间常数，dΔf/dt表示频率变化率，D表示系统的负载阻尼常数，Δf表示频率偏移量，ΔP表示系统功率不平衡量，P_传统表示传统发电机组的输出功率，P_新能源表示新能源发电机组的输出功率，P_负载表示系统中的总负载。

所述系统的等值惯性时间常数M的计算公式如下：

公式2中，M表示系统的等值惯性时间常数，其取值由系统中参与发电的发电机的等值转子惯性时间常数T_Jeq决定，T_J1、T_J2…T_Jn表示系统中参与发电的单台发电机组的转子惯性时间常数，S_B1、S_B2…S_Bn表示系统中参与发电的单台发电机组的基准容量，S_N表示系统中参与发电的发电机总容量，T_Jn和S_Bn中n的取值为1、2…N。

所述单台发电机组的转子惯性时间常数的计算公式如下：

公式3中，T_J表示单台发电机组的转子惯性时间常数，ω_mB表示单台发电机组的额定机械转速，W_K表示单台发电机组的转子动能，S_B表示单台发电机组的基准容量。

在公式1中，所述传统发电机组的输出功率P_传统是各类传统发电机组共同的输出功率，并且所述传统发电机组包括非再热式汽轮机组、再热式汽轮机组、水轮机组中的至少一种；

①当所述传统发电机组包括非再热式汽轮机组时，非再热式汽轮机组模型包括调速器传递函数、发电机传递函数、发电机调差系数以及非再热式汽轮机组所承担负载比例，并且非再热式汽轮机模型的发电机传递函数满足以下公式：

公式4中，ΔP_mf表示非再热式汽轮机组的输出功率变化量，ΔY_f表示非再热式汽轮机的气门开度变化量，s表示频域算子，T_CH表示高压缸蒸汽容积时间常数，其取值范围为0.1～0.4s；

②当所述传统发电机组包括再热式汽轮机组时，再热式汽轮机组模型包括调速器传递函数、发电机传递函数、发电机速度调节系数以及再热式汽轮机组所承担负载比例，并且再热式汽轮机模型的发电机传递函数满足以下公式：

公式5中，ΔP_mz表示再热式汽轮机组的输出功率变化量，ΔY_z表示再热式汽轮机的气门开度变化量，s表示频域算子；F_HP为再热系数，表示高压缸稳态输出功率与汽轮机总输出功率的比值，其取值范围为汽轮机总功率的0.2～0.3倍；T_CH表示高压缸蒸汽容积时间常数，其取值范围为0.1～0.4s；T_RH表示再热时间常数，其取值范围为4～11s；

③当所述传统发电机组包括水轮机组时，水轮机组模型包括调速器传递函数、发电机传递函数、发电机速度调节系数以及水轮机组所承担负载比例，并且水轮机模型的发电机传递函数满足以下公式：

公式6中，ΔP_ms表示水轮机组的输出功率变化量，ΔY_s表示导水叶开度变化量，s表示频域算子，T_w表示水锤时间常数。

对于每类传统发电机组，该类发电机组模型的调速器传递函数和发电机传递函数中的各参数分别进行等值聚合，聚合公式如下：

公式7中，A_eq表示各参数的等值聚合后参数，n表示该类发电机组的台数，S_N表示n台该类发电机组的总容量，S_k表示该类发电机组中第k台发电机组的容量和输出功率，A_k表示该类发电机组中第k台发电机组对应的实际参数，k的取值为1、2…n。

当传统发电机组与新能源发电机组的发电效率一致时，改变后的新能源渗透率与改变后的等值惯性时间常数满足以下公式：

M_eq＝M_传统*(1-ρ) 公式8

公式8中，M_eq表示改变后的等值惯性时间常数，M_传统表示系统发生功率扰动前传统发电机组的等值惯性时间常数，ρ为系统中新能源渗透率。

所述电力系统中的电网模型数据包括：

邦纳维尔电力局BPA格式或电力系统分析综合程序PSASP格式的电网模型数据。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种确定电力系统中新能源占比的方法中，具体侧重从电力系统的频率稳定和电压稳定两个方面出发，研究电力系统中允许的新能源占比的评估方法，以实现新能源消纳的最大化。其中，考虑电压稳定的新能源占比评估思路则是基于BPA或PSASP软件实现，与实际电力系统生成运行所依赖的数据环境一致，方便运行工作人员快速掌握评估计算思路，保障评估结果能尽快应用到实际运行生产工作中。进一步地，考虑频率稳定的新能源占比评估思路基于Matlab仿真软件实现，所构建的系统频率响应模型严格考虑了不同类型机组的动态特性，具有较高的准确性和可信性，且避免了大量的重复性建模工作，在设置不同新能源占比方面具有一定的优势，免去了潮流迭代计算的工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的方法处理流程示意图；

图2为本发明实施例提供的方法的具体实施过程的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的非再热式汽轮机的发电机框图；

图4为本发明实施例提供的再热式汽轮机的发电机框图；

图5为本发明实施例提供的水轮机的发电机框图；

图6为本发明实施例提供的简化的风力发电输出功率的控制模型；

图7为本发明实施例提供的简化的光伏发电的有功功率控制模型；

图8为本发明实施例提供的电网频率响应综合模型框图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

由于电力系统中新能源装机容量已经呈现出比例式爆炸增长，故如何基于电网现有资源、配置和控制手段合理消纳新能源具有重要的现实意义。而研究新能源消纳问题，需要综合考量多方面因素，本发明实施例提供的技术方案侧重从电力系统的频率稳定和电压稳定两个方面出发，研究电力系统中允许的新能源占比的评估方法，以实现新能源消纳的最大化。具体地，本发明实施例是以既成的电网结构为依托，从系统稳定性层面出发，研究电网中允许的新能源最大占比程度，从而可以高效解决因系统稳定造成的新能源消纳能力浪费，最大限度的利用已有电网资源消纳新能源。

本发明实施例提供的一种确定电力系统中新能源占比的方法，如图1所示，具体可以包括以下处理步骤：

步骤11：建立系统频率响应综合模型，并基于所述系统频率响应综合模型确定满足频率稳定要求的新能源最大占比值；

其中，所述的系统频率响应综合模型包括负荷阻尼常数、等值惯性时间常数、新能源发电机组所承担负载比例和各类传统发电机组模型，并且每类传统发电机组模型均根据该类传统发电机组所承担负载比例建立而成；

步骤12，根据所述新能源最大占比值，检测电力系统中的电压稳定度；

步骤13，判断所述电压稳定度是否满足要求，若是，则执行步骤14，否则，执行步骤15；

步骤14，将当前计算确定的所述新能源最大占比值作为电力系统中允许的新能源占比值。

步骤15，若所述电压稳定度不满足预定要求，则调整所述电力系统中的新能源最大占比值，例如，降低预定幅度的所述新能源最大占比值，并重新执行所述步骤12；

即重复执行步骤12和步骤13，直到在步骤13中确定所述电压稳定度满足预定要求，并执行步骤14将满足预定要求的电力系统中的新能源最大占比值作为电力系统中允许的新能源占比值。

进一步地，在上述步骤13中，所述检测电力系统中的电压稳定度的步骤可以但不限于包括以下至少一项：

(1)检测电力系统中是否满足N-1开断下所有一次设备不越限，若否，则确定所述电压稳定度不满足预定要求；

(2)检测典型N-1故障下是否满足无措施稳定的要求，若否，则确定所述电压稳定度不满足预定要求；

(3)检测典型N-2故障下是否存在系统不能恢复稳定的工况，若是，则确定所述电压稳定度不满足预定要求。

在上述本发明实施例的步骤11中，基于所述系统频率响应综合模型确定满足频率稳定要求的新能源最大占比值的具体处理步骤可以包括：

当系统发生功率扰动后，运用系统频率响应综合模型，并不断改变该模型中的新能源发电机组所承担负载比例和等值惯性时间常数后进行仿真，以得到不同新能源渗透率下的系统频率响应曲线，直至新能源渗透率同时满足：当前新能源渗透率下系统的最低频率≥系统频率稳定约束中的最低频率下限值＞当前新能源渗透率增加预定百分比数值后系统的最低频率，且当前新能源渗透率下系统的最大频率变化率≤系统频率稳定约束中的最大频率变化率上限值＜当前新能源渗透率增加预定百分比数值后系统的最大频率变化率，并将其作为所述满足频率稳定要求的新能源最大占比值。

进一步地，所述系统频率响应综合模型满足以下公式：

公式1中，M表示系统的等值惯性时间常数，dΔf/dt表示频率变化率，D表示系统的负载阻尼常数，Δf表示频率偏移量，ΔP表示系统功率不平衡量，P_传统表示传统发电机组的输出功率，P_新能源表示新能源发电机组的输出功率，P_负载表示系统中的总负载；

可选地，所述系统的等值惯性时间常数M的计算公式如下：

公式2中，M表示系统的等值惯性时间常数，其取值由系统中参与发电的发电机的等值转子惯性时间常数T_Jeq决定，T_J1、T_J2…T_Jn表示系统中参与发电的单台发电机组的转子惯性时间常数，S_B1、S_B2…S_Bn表示系统中参与发电的单台发电机组的基准容量，S_N表示系统中参与发电的发电机总容量，T_Jn和S_Bn中n的取值为1、2…N；

进一步地，所述单台发电机组的转子惯性时间常数的计算公式如下：

公式3中，T_J表示单台发电机组的转子惯性时间常数，ω_mB表示单台发电机组的额定机械转速，W_K表示单台发电机组的转子动能，S_B表示单台发电机组的基准容量；

进一步地，在公式1中，所述传统发电机组的输出功率P_传统是各类传统发电机组共同的输出功率，并且所述传统发电机组包括非再热式汽轮机组、再热式汽轮机组、水轮机组中的至少一种；

①当所述传统发电机组包括非再热式汽轮机组时，非再热式汽轮机组模型包括调速器传递函数、发电机传递函数、发电机调差系数以及非再热式汽轮机组所承担负载比例，并且非再热式汽轮机模型的发电机传递函数满足以下公式：

公式4中，ΔP_mf表示非再热式汽轮机组的输出功率变化量，ΔY_f表示非再热式汽轮机的气门开度变化量，s表示频域算子，T_CH表示高压缸蒸汽容积时间常数，其取值范围为0.1～0.4s；

②当所述传统发电机组包括再热式汽轮机组时，再热式汽轮机组模型包括调速器传递函数、发电机传递函数、发电机速度调节系数以及再热式汽轮机组所承担负载比例，并且再热式汽轮机模型的发电机传递函数满足以下公式：

公式5中，ΔP_mz表示再热式汽轮机组的输出功率变化量，ΔY_Z表示再热式汽轮机的气门开度变化量，s表示频域算子；F_HP为再热系数，表示高压缸稳态输出功率与汽轮机总输出功率的比值，其取值范围为汽轮机总功率的0.2～0.3倍；T_CH表示高压缸蒸汽容积时间常数，其取值范围为0.1～0.4s；T_RH表示再热时间常数，其取值范围为4～11s；

③当所述传统发电机组包括水轮机组时，水轮机组模型包括调速器传递函数、发电机传递函数、发电机速度调节系数以及水轮机组所承担负载比例，并且水轮机模型的发电机传递函数满足以下公式：

公式6中，ΔP_ms表示水轮机组的输出功率变化量，ΔY_s表示导水叶开度变化量，s表示频域算子，T_w表示水锤时间常数。

具体地，对于每类传统发电机组，该类发电机组模型的调速器传递函数和发电机传递函数中的各参数分别进行等值聚合，聚合公式如下：

公式7中，A_eq表示各参数的等值聚合后参数，n表示该类发电机组的台数，S_N表示n台该类发电机组的总容量，S_k表示该类发电机组中第k台发电机组的容量和输出功率，A_k表示该类发电机组中第k台发电机组对应的实际参数，k的取值为1、2…n。

进一步地，当传统发电机组与新能源发电机组的发电效率一致时，改变后的新能源渗透率与改变后的等值惯性时间常数满足以下公式：

M_eq＝M_传统*(1-ρ) 公式8

公式8中，M_eq表示改变后的等值惯性时间常数，M_传统表示系统发生功率扰动前传统发电机组的等值惯性时间常数，ρ为系统中新能源渗透率。

本发明实施例中，所述系统频率稳定约束中的最低频率下限值为49.8Hz，所述系统频率稳定约束中的最大频率变化率上限值为0.5Hz/s。

为便于理解，下面将结合附图及具体实施应用过程对本发明实施的具体实现过程进行详细说明。

本发明实施例提供的技术方案具体为一种考虑频率稳定和电压稳定的新能源占比评估方法，该方法的具体实现处理过程如图2所示，可以包括：

步骤1：确定研究对象，获得BPA(Bonneville Power Administration，邦纳维尔电力局)格式或PSASP(Power System Analysis Software Package，电力系统分析综合程序)格式的电网模型数据。

步骤2：将系统中各类同步发电机模型进行等值与聚合，得到电力系统常规机组模型，该步骤具体可以包括：；

对同类发电机的调速器参数按照加权(对数)平均法进行聚合，具体可以参照如下公式进行等值与聚合处理：

其中，A_eq为各参数的等值参数(包括速度调节系数R、调速器时间常数TG、再热系数FHP、再热时间系数TRH、汽轮机汽容时间常数T_CH、水轮机下垂系数T_W、水轮机复位时间T_R、永久下降率R_p、暂时下降率R_T)，n为该类机组的台数，k＝1,2,3…n，A_k为该类发电机组中第k台机组对应的实际参数，S_k为第k台机组的容量和输出功率，S_N为n台机组的总容量。

步骤3：结合步骤2得到的机组类型，研究不同类型常规同步发电机组的频率响应特性，对表征原动机调速器动态特性的传递函数进行优化调整；

参照附图3、图4和图5，该步骤3具体可以包括以下步骤：

步骤301：研究非再热式汽轮机的频率响应特性，考虑蒸汽惯性导致的蒸汽容积效应，在传递函数上采取一个一阶惯性环节来体现；

非再热式汽轮机的传递函数如下式(2)所示。

式中ΔY_f为汽轮机的气门开度变化量，ΔP_mf为输出机械功率的变化量，T_CH表示高压缸蒸汽容积时间常数。

步骤302：研究再热式汽轮机的频率响应特性，在非再热式汽轮机的基础上考虑其中间再热环节，即考虑其再热段充气时延；

再热式汽轮机的传递函数如下式(3)所示。

式中F_HP为再热系数，表示高压缸稳态输出功率与汽轮机总输出功率的比值。

步骤303：研究水轮机的频率响应特性，考虑由于水流惯性引起的水锤效应和一个暂态斜率环节来获得稳定的控制效果；

水轮机的水锤效应传递函数如式(4)所示，暂态斜率环节传递函数如下式(5)所示。

式中ΔY_s为导水叶开度变化量，ΔP_ms为输出机械功率的变化量，T_w表示水锤时间常数，T_R为水轮机复位时间，R_T为水轮机暂时下降率，R_P为水轮机永久下降率。

具体参照图3至图5所示，构建各类同步发电机传递函数时，在已有原动机传递函数的基础上，结合调速器模型的传递函数并同时加入负荷阻尼作为影响因素，最终得到各类型同步发电机对应的传递函数框图。其中调速器模型为考虑调速环节比例增益系数与一阶惯性环节得到，调速环节比例增益系数均用调差系数的倒数1/R来表示，R表示发电机组的调差系数。

步骤4：研究新能源机组的工作机理和输出功率特性(即出力特性)，构建出合理可行的仿真模型；

具体地，参照图6和图7所示，其中：图6为简化的风力发电输出功率的控制模型，包括：最大功率跟踪模块，桨距角控制模块，风机等。其中,ω和β分别为风电机组的转速和桨距角，P_w为风电机组输入电网的有功功率，受转速和桨距角的控制。图7为简化的光伏发电的有功功率控制模型，包括PV阵列，功率控制层，电压控制层等。其中，v_G、i_G、v_dc和T_PV分别为电网电压、并网电流、光伏阵列直流电压和光伏阵列温度。光伏发电向电网输入的有功功率为P_p。

步骤5：基于步骤3和步骤4的研究成果，在matlab仿真环境中搭建频率响应综合模型，该模型应综合考虑各类机组容量、频率调节特性、系统惯性响应、负荷频率响应等因素，基于频率响应综合模型可快速获得系统的频率特性，从而分析系统的新能源接纳能力；

在频率响应模型搭建步骤中，为了反映整个系统以及负荷的频率特性，引入系统的等值惯性常数M_eq和等值阻尼常数D_eq。M_eq代表着整个系统等效转子惯量的频率控制特性，D_eq代表着整个系统对频率敏感的等效负荷频率特性。M_eq可由式(6)和(7)计算得到，由于新机组的弱惯性和/或无惯性特征能源，简化考虑取其转动惯量T_J新能源为0，考虑到新能源接入前后系统的等效负荷频率特性无明显变化，取D_eq不变。最终得到电网频率响应综合模型的简化图如附图8所示。

其中，T_J是发电机转子转动惯量，ωmB是发电机额定机械转速，W_K是发电机转子动能，S_B是机组基准容量。

其中T_Jeq为系统中的等值惯性时间常数，T_J1、T_J2…T_Jn为系统中参与发电的单台机组的转动惯量，S_B1、S_B2…S_Bn为系统中参与发电的单台机组的基准容量，S_N为系统中发电机总容量。

具体地，该步骤5具体可以包括：

步骤501：基于步骤3的研究成果，搭建完整的发电机模型，包括同步发电机模型、励磁控制系统模型、电力系统稳定器模型以及原动机调速器模型，其中原动机调速器模型可正确模拟机组的频率响应特性；

步骤502：在matlab建模环境下搭建新能源机组模型，获得系统频率响应特性；

步骤503：将基于matlab建立的频率响应综合模型与BPA模型或PSASP模型对系统出现功率扰动后的频率变化情况进行仿真对比，以验证综合模型的正确性。

步骤6：引入参考负荷来表示每类发电机组承担负载的比例，确定表征频率响应能力的评估指标，确定满足频率稳定的新能源最大占比，即确定电力系统中允许的新能源占比值；

其中，参考负荷代表不同类机组承担负载的比例，与各类发电机容量占系统总容量的比例有关。

评估系统频率变化的指标中最低频率和频率变化率是最重要的两个指标，通常作为电网中的保护元件以及控制装置的输入信号，本发明实施例中选取这两个指标作为频率稳定约束指标。

步骤7：基于步骤6的计算结果，在BPA或PSASP格式的全网数据中进行场景设置，从电压稳定的角度校验步骤6的计算结论，即校验电力系统中允许的新能源占比值是否满足电压稳定的要求，进而调整相应的电力系统中允许的新能源占比值直到最终的电力系统中允许的新能源占比值符合电压稳定的要求；

进一步地，所述步骤7具体可以包括以下任一个或多个步骤的处理过程：

步骤701：从静态安全稳定的角度，基于上述电力系统中允许的新能源占比值，校核是否满足系统N-1开断下所有一次设备不越限；

步骤702：从电力系统稳定导则的角度，基于上述电力系统中允许的新能源占比值，校验典型N-1故障下是否满足无措施稳定的要求；

步骤703：从安控措施的角度，基于上述电力系统中允许的新能源占比值，校验典型N-2故障下是否存在系统不能恢复稳定的工况。

步骤8：若步骤7计算结果显示，存在不满足电压稳定的运行工况，则适当下调电力系统中允许的新能源占比值，并重复执行步骤7，直至电力系统中满足电压稳定的要求，则最终确定相应的电力系统中允许的新能源占比值。

上述本发明实施例提供的新能源占比评估的实现方案中，相应的考虑电压稳定的新能源占比评估思路基于BPA或PSASP软件实现，与实际电力系统生成运行所依赖的数据环境一致，方便运行工作人员快速掌握评估计算思路，保障评估结果能尽快应用到实际运行生产工作中。

另外，本发明实施例提供的新能源占比评估方法中，考虑频率稳定的新能源占比评估思路基于Matlab仿真软件实现，所构建的系统频率响应模型严格考虑了不同类型机组的动态特性，具有较高的准确性和可信性，且避免了大量的重复性建模工作，在设置不同新能源占比方面具有一定的优势，免去了潮流迭代计算的工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种确定电力系统中新能源占比的方法，其特征在于，包括：

建立系统频率响应综合模型，并基于所述系统频率响应综合模型确定满足频率稳定要求的新能源最大占比值，所述的系统频率响应综合模型包括负荷阻尼常数、等值惯性时间常数、新能源发电机组所承担负载比例和各类传统发电机组模型，并且每类传统发电机组模型均根据该类传统发电机组所承担负载比例建立而成；其中，基于所述系统频率响应综合模型确定满足频率稳定要求的新能源最大占比值的步骤包括：当系统发生功率扰动后，运用系统频率响应综合模型，并不断改变该模型中的新能源发电机组所承担负载比例和等值惯性时间常数后进行仿真，以得到不同新能源渗透率下的系统频率响应曲线，直至新能源渗透率同时满足：当前新能源渗透率下系统的最低频率≥系统频率稳定约束中的最低频率下限值＞当前新能源渗透率增加预定百分比数值后系统的最低频率，且当前新能源渗透率下系统的最大频率变化率≤系统频率稳定约束中的最大频率变化率上限值＜当前新能源渗透率增加预定百分比数值后系统的最大频率变化率，并将其作为所述满足频率稳定要求的新能源最大占比值；

根据所述新能源最大占比值，检测电力系统中的电压稳定度，若所述电压稳定度不满足预定要求，则调整所述电力系统中的新能源最大占比值，直到所述电压稳定度满足预定要求，并将满足预定要求的电力系统中的新能源最大占比值作为电力系统中允许的新能源占比值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测电力系统中的电压稳定度的步骤包括以下至少一项：

检测电力系统中是否满足N-1开断下所有一次设备不越限，若否，则确定所述电压稳定度不满足预定要求；

检测典型N-1故障下是否满足无措施稳定的要求，若否，则确定所述电压稳定度不满足预定要求；

检测典型N-2故障下是否存在系统不能恢复稳定的工况，若是，则确定所述电压稳定度不满足预定要求。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述系统频率响应综合模型满足以下公式：

公式1中，M表示系统的等值惯性时间常数，dΔf/dt表示频率变化率，D表示系统的负载阻尼常数，Δf表示频率偏移量，ΔP表示系统功率不平衡量，P_传统表示传统发电机组的输出功率，P_新能源表示新能源发电机组的输出功率，P_负载表示系统中的总负载。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述系统的等值惯性时间常数M的计算公式如下：

公式2中，M表示系统的等值惯性时间常数，其取值由系统中参与发电的发电机的等值转子惯性时间常数T_Jeq决定，T_J1、T_J2…T_Jn表示系统中参与发电的单台发电机组的转子惯性时间常数，S_B1、S_B2…S_Bn表示系统中参与发电的单台发电机组的基准容量，S_N表示系统中参与发电的发电机总容量，T_Jn和S_Bn中n的取值为1、2…N。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述单台发电机组的转子惯性时间常数的计算公式如下：

公式3中，T_J表示单台发电机组的转子惯性时间常数，ω_mB表示单台发电机组的额定机械转速，W_K表示单台发电机组的转子动能，S_B表示单台发电机组的基准容量。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在公式1中，所述传统发电机组的输出功率P_传统是各类传统发电机组共同的输出功率，并且所述传统发电机组包括非再热式汽轮机组、再热式汽轮机组、水轮机组中的至少一种；

①当所述传统发电机组包括非再热式汽轮机组时，非再热式汽轮机组模型包括调速器传递函数、发电机传递函数、发电机调差系数以及非再热式汽轮机组所承担负载比例，并且非再热式汽轮机模型的发电机传递函数满足以下公式：

公式4中，ΔP_mf表示非再热式汽轮机组的输出功率变化量，ΔY_f表示非再热式汽轮机的气门开度变化量，s表示频域算子，T_CH表示高压缸蒸汽容积时间常数，其取值范围为0.1～0.4s；

②当所述传统发电机组包括再热式汽轮机组时，再热式汽轮机组模型包括调速器传递函数、发电机传递函数、发电机速度调节系数以及再热式汽轮机组所承担负载比例，并且再热式汽轮机模型的发电机传递函数满足以下公式：

公式5中，ΔP_mz表示再热式汽轮机组的输出功率变化量，ΔY_z表示再热式汽轮机的气门开度变化量，s表示频域算子；F_HP为再热系数，表示高压缸稳态输出功率与汽轮机总输出功率的比值，其取值范围为汽轮机总功率的0.2～0.3倍；T_CH表示高压缸蒸汽容积时间常数，其取值范围为0.1～0.4s；T_RH表示再热时间常数，其取值范围为4～11s；

③当所述传统发电机组包括水轮机组时，水轮机组模型包括调速器传递函数、发电机传递函数、发电机速度调节系数以及水轮机组所承担负载比例，并且水轮机模型的发电机传递函数满足以下公式：

公式6中，ΔP_ms表示水轮机组的输出功率变化量，ΔY_s表示导水叶开度变化量，s表示频域算子，T_w表示水锤时间常数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于每类传统发电机组，将同类发电机组模型的调速器传递函数和发电机传递函数中的各参数分别进行等值聚合，聚合公式如下：

公式7中，A_eq表示各参数的等值聚合后参数，n表示该类发电机组的台数，S_N表示n台该类发电机组的总容量，S_k表示该类发电机组中第k台发电机组的容量和输出功率，A_k表示该类发电机组中第k台发电机组对应的实际参数，k的取值为1、2…n。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当传统发电机组与新能源发电机组的发电效率一致时，改变后的新能源渗透率与改变后的等值惯性时间常数满足以下公式：

M_eq＝M_传统*(1-ρ) 公式8

公式8中，M_eq表示改变后的等值惯性时间常数，M_传统表示系统发生功率扰动前传统发电机组的等值惯性时间常数，ρ为系统中新能源渗透率。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电力系统中的电网模型数据包括：

邦纳维尔电力局BPA格式或电力系统分析综合程序PSASP格式的电网模型数据。

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