CN110991026A - 风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，包括以下步骤：(a)计算风电场与光伏发电站在并网点处的谐波分布规律和统计特性；(b)计算谐波叠加系数；(c)推导出适用于风电与光伏发电的同时系数。本发明的目的在于提供风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，以解决现有技术中在谐波限值分配方面规定的谐波叠加系数和同时系数不适合于风电和太阳能光伏发电并网的问题，实现风电和太阳能光伏发电的稳定并网，提高新能源利用的可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电领域，具体涉及风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法。
背景技术
在目前众多可再生能源与新能源技术开发中，潜力大、最具开发价值的是风能和太阳能。它们是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。风力发电环境友好、技术成熟、可靠性高、成本低且规模效益显著，是发展最快的新型能源。风力发电和太阳能发电能量变化趋势相反，可以形成能量互补，因而两者可以组成联合供电系统。对于新能源并网，国标和作为国标补充的《电磁兼容限值中高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》在谐波限值分配方面规定的谐波叠加系数和同时系数不一定适合于风电和太阳能光伏发电并网的情况，风电和光伏发电有其独特的谐波特性，现有技术中还没有对风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法提出。
发明内容
本发明的目的在于提供风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，以解决现有技术中在谐波限值分配方面规定的谐波叠加系数和同时系数不适合于风电和太阳能光伏发电并网的问题，实现风电和太阳能光伏发电的稳定并网，提高新能源利用的可操作性。
本发明通过下述技术方案实现：
风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，包括以下步骤：
(a)计算风电场与光伏发电站在并网点处的谐波分布规律和统计特性；
(b)计算谐波叠加系数；
(c)推导出适用于风电与光伏发电的同时系数。
进一步的，所述步骤(a)包括：采用基于核估计的非参数估计方法，实现风电与光伏发电谐波的概率分布计算；采用基于重要抽样蒙特卡洛方法实现风电与光伏发电谐波统计特性计算。
进一步的，所述基于重要抽样蒙特卡洛方法中，采用方差系数作为收敛判据。
进一步的，所述步骤(b)包括：
(1)通过大量的风电和光伏发电的谐波实测数据，利用数值统计的方法求解谐波叠加系数；
(2)对谐波源进行分类、分时段讨论归纳其叠加系数；
(3)考虑背景谐波水平的分析结果，最终得到各次谐波数值。
进一步的，步骤(3)中所述背景谐波水平的分析结果，以背景谐波实测数据叠加仿真数据求得。
进一步的，步骤(1)求解谐波叠加系数的过程中，不确定注入谐波的相角时，使用下式计算：
式中：K为叠加系数，h为各次谐波。
进一步的，步骤(c)中所述同时系数为负荷同时系数FHV。
进一步的，对应于中不同谐波次数的值，得到FHVmin的变化曲线。
优选的，步骤(1)中的实测数据，包括N组风电谐波实测数据、N组光伏发电谐波实测数据，其中N≥10；所述风电谐波实测数据与光伏发电谐波实测数据一一对应，且相互对应的风电谐波实测数据与光伏发电谐波实测数据的获取季节、谐波次数均相同。同时系数可能还与季节有关，不同的谐波次数也可能具有不同的同时系数，需要考虑多种因素并且分不同谐波次数讨论同时系数，本方案正是为了解决现有技术中同时系数的考虑过于片面的缺陷。
进一步的，FHVmin的变化曲线通过如下公式计算：
Ihi＝Ih(Si/Si')1/a＝Ih(Si/FHVSi)1/a；FHVmin＝(Si/St)1-a/2；
其中，St为国标数值，St’为供电设备容量，Si/Si’在0.1～1范围内取值。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，不同于谐波国标中供电设备容量的确定方法，本方法比国标中的方法考虑的因素更加全面，通用性好且易于计算，且通过引入负荷同时系数F，使计算结果能够更加准确的反映实际情况。
2、本发明风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，解决了现有技术中在谐波限值分配方面规定的谐波叠加系数和同时系数不适合于风电和太阳能光伏发电并网的问题，实现了风电和太阳能光伏发电的稳定并网，提高新能源利用的可操作性。并且，风电和光伏发电更加宽松的接入方式有利于实现未来可持续发展，也有利于实现节能减排与环境保护。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明具体实施例中IEEE30节点系统扩展随机潮流收敛特性的示意图；
图2为本发明具体实施例中IEEE118节点系统扩展随机潮流收敛特性的示意图；
图3为本发明具体实施例中FHVmin～Si/St -1关系曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，按照以下步骤进行：
一、提出风电场与光伏发电站在并网点处的谐波分布规律和统计特性
采用基于核估计的非参数估计方法，实现风电与光伏发电谐波的概率分布计算；基于重要抽样蒙特卡洛方法实现风电与光伏发电谐波统计特性计算。
在基于简单随机抽样的蒙特卡洛方法中，由于样本之间的独立性，本实施例采用方差系数作为收敛判据。
由图1与图2可以看出，采用准蒙特卡洛方法可以得到提高全局收敛速度和精度更高的结果；
对IEEE30和IEEE118节点系统的仿真结果表明，基于非参数核密度估计的收敛判据直观、适应性强，对变量的概率分布没有附加条件，可准确用于风电与光伏发电谐波的概率分布计算。
二、提出适用于风电与光伏发电的谐波叠加系数
通过大量的风电和光伏发电的谐波实测数据，利用数值统计的方法求解谐波叠加系数并对谐波源进行分类分时段讨论归纳其叠加系数。考虑背景谐波水平的分析结果，最终得到各次谐波数值，要以背景谐波实测数据叠加仿真数据为主；叠加过程中，不确定注入谐波的相角时，使用下式计算：
式中：K为叠加系数，h为各次谐波。
三、推导适用于风电与光伏发电的同时系数
同时系数不仅和谐波源的谐波发射特性有关，还与同一母线的谐波源数目有关，此外，同时系数可能还与季节有关，不同的谐波次数也可能具有不同的同时系数，需要考虑多种因素并且分不同谐波次数讨论同时系数，因此具有一定难度。为此，本申请提出引入负荷同时系数FHV，来确定供电设备容量Si的新方法。
将供电设备容量St’替换原谐波国标中的St。，得到如下式子：
Ihi＝Ih(Si/Si')1/a＝Ih(Si/FHVSi)1/a
对应于中不同谐波次数的值，当Si/Si’在0.1～1范围内取值时，根据
FHVmin＝(Si/St)1-a/2
可得FHVmin相应的变化曲线，如图2所示。
不同于谐波国标中供电设备容量的确定方法，本方法比国标中的方法考虑的因素更加全面，通用性好且易于计算，且通过引入负荷同时系数F，使计算结果能够更加准确的反映实际情况。在计算谐波电流限值时，IEC采用的是网络可用功率比率，而谐波国标采用的则是用户用电协议容量占PCC点供电设备容量的比率。从这点来看，谐波国标更便于操作。当采用本实施例提出的引入负荷同时系数F的关系式后，谐波国标中计算谐波电流限值的方法将更加合理，并与IEC标准在形式上得到了统一。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)计算风电场与光伏发电站在并网点处的谐波分布规律和统计特性；
(b)计算谐波叠加系数；
(c)推导出适用于风电与光伏发电的同时系数。
2.根据权利要求1所述的风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，所述步骤(a)包括：采用基于核估计的非参数估计方法，实现风电与光伏发电谐波的分布计算；采用基于重要抽样蒙特卡洛方法实现风电与光伏发电谐波统计特性计算。
3.根据权利要求2所述的风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，所述基于重要抽样蒙特卡洛方法中，采用方差系数作为收敛判据。
4.根据权利要求1所述的风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，所述步骤(b)包括：
(1)通过大量的风电和光伏发电的谐波实测数据，利用数值统计的方法求解谐波叠加系数；
(2)对谐波源进行分类、分时段讨论归纳其叠加系数；
(3)考虑背景谐波水平的分析结果，最终得到各次谐波数值。
5.根据权利要求4所述的风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，步骤(3)中所述背景谐波水平的分析结果，以背景谐波实测数据叠加仿真数据求得。
6.根据权利要求4所述的风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，步骤(1)求解谐波叠加系数的过程中，当不确定注入谐波的相角I时，使用下式计算：
式中：K为叠加系数，h为各次谐波。
7.根据权利要求4所述的风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，步骤(1)中的实测数据，包括N组风电谐波实测数据、N组光伏发电谐波实测数据，其中N≥10；所述风电谐波实测数据与光伏发电谐波实测数据一一对应，且相互对应的风电谐波实测数据与光伏发电谐波实测数据的获取季节、谐波次数均相同。
8.根据权利要求1所述的风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，步骤(c)中所述同时系数为负荷同时系数FHV。
9.根据权利要求8所述的风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，对应于不同谐波次数的值，得到FHVmin的变化曲线。
10.根据权利要求9所述的风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法，其特征在于，FHVmin的变化曲线通过如下公式计算：
Ihi＝Ih(Si/Si')1/a＝Ih(Si/FHVSi)1/a；FHVmin＝(Si/St)1-a/2；
其中，St为国标数值，St’为供电设备容量，Si/Si’在0.1～1范围内取值。
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| CN117081072A (zh) * | 2023-09-14 | 2023-11-17 | 国网四川省电力公司攀枝花供电公司 | 风电和光伏发电并网的谐波限值分配方法、设备及介质 |
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