CN109995054B - 一种电网频率安全开机裕量计算方法及开机方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涉及一种基于电网频率稳定度的安全开机裕量计算方法及开机方法。针对现有技术中未有电网安全开机裕量计算方法的不足，本发明采用如下技术方案：一种基于电网频率稳定度的安全开机裕量计算方法，包括以下步骤：S1、获取仅在一次调频作用情况下的电网并网总装机功率、最大缺失功率以及电网最低频率；S2、根据电网并网总装机功率、最大缺失功率和电网最低频率，得到电网频率稳定度；S3、根据电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率；S4、将该段时间内前述电网并网总装机功率减去前述理论开机功率，得到安全开机裕量。本发明能够简单且有效地实现电网频率安全下开机裕量的计算。

Description

一种电网频率安全开机裕量计算方法及开机方法

技术领域

本发明涉及大型电网和发电机组频率稳定性能计算技术领域，更具体地说，涉及一种基于电网频率稳定度的安全开机裕量计算方法及开机方法。

背景技术

特高压输电系统的自身故障会导致电网突然失去大功率电源，对电网频率产生巨大冲击，严重威胁电网的安全稳定运行。在电网频率发生大扰动时，具备一次调频功能的发电机组能够迅速做出反应，有效抑制电网频率的波动幅度，缩短波动的过渡时间，迅速稳定电网频率的变化。在电网频率故障后的十秒级时间段内，在电源侧唯一能够对电网频率进行有效干预的只有并网发电机组的一次调频功能。

电网一次调频静态性能取决于电网的开机方式，并网运行的机组越多，电网在发生大量功率缺额或余额时所展现出的一次调频性能就优越，电网频率安全运行风险就越小。因此，安排合理的开机方式能够有效提升电网的一次调频总能力，确保电网频率稳定运行在可控的安全区间。

然而，现有的一次调频性能估计方法仅仅针对单台机组而言，而对全网一次调频性能的估计尚未明确，也尚未存在一种在确保频率安全的情况下能够合理预估电网安全开机方式的方法，使得调度人员无法在线监控当前电网的安全开机裕量，增加了电网频率事故发生的几率和程度。

综上所述，如何提供一种能够实时估计当前电网频率安全下的开机裕量的方法，使电网在不断变化的负荷需求下能够具备足够的一次调频能力，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中未有电网安全开机裕量计算方法的不足，提供一种电网频率安全开机裕量估计方法，能够简单且有效地实现电网频率安全下开机裕量的计算，以指导后续操作。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于电网频率稳定度的安全开机裕量计算方法，包括以下步骤：

S1、获取仅在一次调频作用情况下某段时间内的电网并网总装机功率、该段时间内最大缺失功率以及该段时间的电网最低频率；

S2、根据前述电网并网总装机功率、最大缺失功率和电网最低频率，得到该段时间的电网频率稳定度；

S3、根据前述电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率；

S4、将该段时间内前述电网并网总装机功率减去前述理论开机功率，得到安全开机裕量。

所述电网频率稳定度计算公式为：

式中，S为某段时间的电网频率稳定度，ΔP为某段时间的最大缺失功率，Ppeak 为某段时间的电网并网总装机功率，f为某段时间的电网最低频率，50为电网标称频率。

所述理论开机功率的计算公式为：

式中，Pt为理论开机功率，ΔP*为特定缺失功率，Δf为特定电网事故频率，S 为某段时间的电网频率稳定度。

所述开机裕量的计算公式为：

P_e＝P_ρeak-P_t

式中，Pe为某段时间的开机裕量，Ppeak为某段时间的电网并网总装机功率，Pt 为理论开机功率。

具体地，在一些方案中，所述ΔP*为某段历史时期出现过的最大缺失功率。

更具体地，在一些方案中，所述ΔP*为4899.9MW。

具体地，在一些方案中，所述特定电网事故频率Δf为0.2Hz。

本发明同时提供一种基于电网频率稳定度的电网开机方法，包括以下步骤：

S1、获取仅在一次调频作用情况下某段时间内的电网并网总装机功率、该段时间内最大缺失功率以及该段时间的电网最低频率；

S2、根据前述电网并网总装机功率、最大缺失功率和电网最低频率，得到该段时间的电网频率稳定度；

S3、根据前述电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率；

S4、将该段时间内前述电网并网总装机功率减去前述理论开机功率，得到安全开机裕量。

S5、若安全开机裕量大于等于某一安全阈值，则对电网中的并网机组群进行开机操作；若安全开机裕量小于某一安全阈值，则对部分线路进行断电操作。

安全阈可值根据当前电网实际运行状况和理论计算等得出。

所述电网频率稳定度计算公式为：

式中，S为某段时间的电网频率稳定度，ΔP为某段时间的最大缺失功率，Ppeak 为某段时间的电网并网总装机功率，f为某段时间的电网最低频率，50为电网标称频率。

所述理论开机功率的计算公式为：

式中，Pt为理论开机功率，ΔP*为特定缺失功率，Δf为特定电网事故频率，S 为某段时间的电网频率稳定度。

所述开机裕量的计算公式为：

P_e＝P_ρeak-P_t

式中，Pe为某段时间的开机裕量，Ppeak为某段时间的电网并网总装机功率，Pt 为理论开机功率。

本发明的安全开机裕量计算方法，根据某段时间内的电网并网总装机功率、该段时间内最大缺失功率以及该段时间的电网最低频率得到该段时间的电网频率稳定度，并根据该电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率，最后得到安全开机裕量，可以对安全开机裕量实现一定程度的量化，虽然仅是估算，仍具有较大的参考意义；本发明的安全开机裕量计算方法，提供了一种新的安全开机裕量的估算方法，作为电网调度运行方式的数据指导，且该方法不但计算较为简单，而且综合考虑到电网并网总装机功率、最大缺失功率和电网最低频率，具有一定的合理性，可以与其它估算方法进行对比验证。

本发明的安全开机方法，根据某段时间内的电网并网总装机功率、该段时间内最大缺失功率以及该段时间的电网最低频率得到该段时间的电网频率稳定度，并根据该电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率，最后得到安全开机裕量，并将安全开机裕量与预设的安全阈值进行对比，以决定开机操作与否，能够有效对电网一次调频的开机操作进行指导。

具体实施方式

下面对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明创造的保护范围。

一种基于电网频率稳定度的安全开机裕量计算方法，包括以下步骤：

S1、获取仅在一次调频作用情况下某段时间内的电网并网总装机功率、该段时间内最大缺失功率以及该段时间的电网最低频率；

S2、根据前述电网并网总装机功率、最大缺失功率和电网最低频率，得到该段时间的电网频率稳定度；

S3、根据前述电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率；

S4、将该段时间内前述电网并网总装机功率减去前述理论开机功率，得到安全开机裕量。

所述电网频率稳定度计算公式为：

式中，S为某段时间的电网频率稳定度，ΔP为某段时间的最大缺失功率，Ppeak 为某段时间的电网并网总装机功率，f为某段时间的电网最低频率，50为电网标称频率。

所述理论开机功率的计算公式为：

式中，Pt为理论开机功率，ΔP^*为特定缺失功率，Δf为特定电网事故频率，S 为某段时间的电网频率稳定度。

所述开机裕量的计算公式为：

P_e＝P_ρeak-P_t

式中，Pe为某段时间的开机裕量，Ppeak为某段时间的电网并网总装机功率，Pt 为理论开机功率。

下表为2015年9月19日至2019年2月26日的数据统计和计算。特定缺失功率ΔP*为4899.9MW，特定电网事故频率Δf为0.2Hz。

具体地，上表中，所述ΔP*为4899.9MW。

具体地，上表中，所述特定电网事故频率Δf为0.2Hz。

在其它情况下，特定缺失功率ΔP*和特定电网事故频率Δf也可根据情况设为其它数值，从而适用于其它具体情况。

从表中可以看出，华东历次直流闭锁事件中浙江电网频率控制的电网频率稳定度呈现稳中有升的态势，反映出浙江电网抵抗负荷随机性扰动的频率控制能力较为稳定，电网频率安全控制水平稳步提升。

从表中可以看出，华东历次直流闭锁事件中浙江电网频率控制的安全开机裕量，呈现稳中有升的态势，虽然特定缺失功率ΔP^*选用事故中的最大缺失功率进行计算，安全开机裕量负值居多，但总体呈现上升趋势。

本发明的安全开机裕量计算方法，根据某段时间内的电网并网总装机功率、该段时间内最大缺失功率以及该段时间的电网最低频率得到该段时间的电网频率稳定度，并根据该电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率，最后得到安全开机裕量，可以对安全开机裕量实现一定程度的量化，虽然仅是估算，仍具有较大的参考意义；本发明的安全开机裕量计算方法，综合考虑到电网并网总装机功率、最大缺失功率和电网最低频率，具有合理性。

本发明同时提供一种基于电网频率稳定度的电网开机方法，包括以下步骤：

S1、获取仅在一次调频作用情况下某段时间内的电网并网总装机功率、该段时间内最大缺失功率以及该段时间的电网最低频率；

S2、根据前述电网并网总装机功率、最大缺失功率和电网最低频率，得到该段时间的电网频率稳定度；

S3、根据前述电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率；

S4、将该段时间内前述电网并网总装机功率减去前述理论开机功率，得到安全开机裕量。

S5、若安全开机裕量大于等于某一安全阈值，则对电网中的并网机组群进行开机操作；若安全开机裕量小于某一安全阈值，则对部分线路进行断电操作。

安全阈值可以是某一固定数值，也可以根据某段时间内的电网并网总装机功率的得出，还可以由其它方法得出。

所述电网频率稳定度计算公式为：

式中，S为某段时间的电网频率稳定度，ΔP为某段时间的最大缺失功率，Ppeak 为某段时间的电网并网总装机功率，f为某段时间的电网最低频率，50为电网标称频率。

所述理论开机功率的计算公式为：

式中，Pt为理论开机功率，ΔP*为特定缺失功率，Δf为特定电网事故频率，S 为某段时间的电网频率稳定度。

所述开机裕量的计算公式为：

P_e＝P_ρeak-P_t

式中，Pe为某段时间的开机裕量，Ppeak为某段时间的电网并网总装机功率，Pt 为理论开机功率。

Claims (4)

1.一种基于电网频率稳定度的安全开机裕量计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、获取仅在一次调频作用情况下某段时间内的电网并网总装机功率、该段时间内最大缺失功率以及该段时间的电网最低频率；

S2、根据前述电网并网总装机功率、最大缺失功率和电网最低频率，得到该段时间的电网频率稳定度；

S3、根据前述电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率；

S4、将该段时间内前述电网并网总装机功率减去前述理论开机功率，得到安全开机裕量；

其中，所述电网频率稳定度计算公式为：

式中，S为某段时间的电网频率稳定度，ΔP为某段时间的最大缺失功率，Ppeak为某段时间的电网并网总装机功率，f为某段时间的电网最低频率，50为电网标称频率；

其中，所述理论开机功率的计算公式为：

式中，Pt为理论开机功率，ΔP^*为特定缺失功率，Δf为特定电网事故频率，S为某段时间的电网频率稳定度。

2.根据权利要求1所述的一种基于电网频率稳定度的安全开机裕量计算方法，其特征在于：所述ΔP^*为4899.9MW。

3.根据权利要求1所述的一种基于电网频率稳定度的安全开机裕量计算方法，其特征在于：所述特定电网事故频率Δf为0.2Hz。

4.一种基于电网频率稳定度的电网开机方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、获取仅在一次调频作用情况下某段时间内的电网并网总装机功率、该段时间内最大缺失功率以及该段时间的电网最低频率；

S2、根据前述电网并网总装机功率、最大缺失功率和电网最低频率，得到该段时间的电网频率稳定度；

S3、根据前述电网频率稳定度，得到在一特定缺失功率和一特定电网事故频率下所需的理论开机功率；

S4、将该段时间内前述电网并网总装机功率减去前述理论开机功率，得到安全开机裕量；

S5、若安全开机裕量大于等于某一安全阈值，则对电网中的并网机组群进行开机操作；若安全开机裕量小于某一安全阈值，则对部分线路进行断电操作；

其中，所述电网频率稳定度计算公式为：

式中，S为某段时间的电网频率稳定度，ΔP为某段时间的最大缺失功率，Ppeak为某段时间的电网并网总装机功率，f为某段时间的电网最低频率，50为电网标称频率；

其中，所述理论开机功率的计算公式为：

式中，Pt为理论开机功率，ΔP^*为特定缺失功率，Δf为特定电网事故频率，S为某段时间的电网频率稳定度。