CN111082457B - 一种风电消纳能力分析方法 - Google Patents
一种风电消纳能力分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111082457B CN111082457B CN201911389678.2A CN201911389678A CN111082457B CN 111082457 B CN111082457 B CN 111082457B CN 201911389678 A CN201911389678 A CN 201911389678A CN 111082457 B CN111082457 B CN 111082457B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind power
- frequency
- δmf
- generator
- wpl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
本发明属于电网运行安全领域,尤其涉及一种风电消纳能力分析方法。本发明包括以下步骤:采集电网参数,设置初始风电输出功率;设置风电输出功率;计算系统可承受的最低频率;计算系统系统频率波动率;利用得到的系统可承受的最低频率和系统频率波动率,进行判定和计算,最终得到系统的风电消纳能力。本发明通过分析风电接入后系统出现功率波动时,频率最低点和频率波动率都能在允许范围内,充分考虑风电接入对系统动态性能的影响,达到准确计算系统对风电的消纳能力,保证电网的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于电网运行安全领域,尤其涉及一种风电消纳能力分析方法。
背景技术
近年来,风力发电在国家政策支持和新能源技术的驱动下得到了迅猛发展。然而由于风电的随机性和间歇性,其大规模并网给电力系统的安全稳定运行和经济调度带来了巨大风险和挑战。如何评估风电场最大可装机容量即风电准入容量成为风电场规划阶段需要解决的关键问题之一。
传统的风电场准入容量主要以静态安全为约束,考虑电压、电流、电能质量等指标,通过智能优化算法进行求解,计算繁琐且无法全面考虑系统的运行方式和风速条件,在实际工程应用中有很大的局限性。考虑到静态约束方法无法全面反映风电接入后的动态效应,动态数字仿真法被提出用于分析风电功率调整时,对系统的功率能量和安全稳定边界的影响,但该方法需要重复迭代仿真,工作量较大并且无法分析系统的频率变化。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明提供一种风电消纳能力分析方法,其目的是为了通过分析风电接入后系统出现功率波动时,频率最低点和频率波动率都能在允许范围内,充分考虑风电接入对系统动态性能的影响,达到准确计算系统对风电的消纳能力,保证电网的安全稳定运行的发明目的。
为了实现上述发明目的,本发明是采用以下技术方案来实现的:
一种风电消纳能力分析方法,包括以下步骤:
步骤1.采集电网参数,设置初始风电输出功率;
步骤2.设置风电输出功率;
步骤3.计算系统可承受的最低频率;
步骤4.计算系统系统频率波动率;
步骤5.利用得到的系统可承受的最低频率和系统频率波动率,进行判定和计算,最终得到系统的风电消纳能力。
所述步骤1中设置初始风电输出功率,包括:初始风电输出功率PW0,设置i=1。
所述步骤2中设置风电输出功率,包括:设置风电输出为PWi=PW0+(i-1)ΔPW,ΔPW为单次风电功率增加量。
所述步骤3中计算系统可承受的最低频率,包括:选择切除电网中输出功率最大的同步电机c,计算系统可承受的最低频率;其中:
步骤3.1在t0时刻,关闭输出功率最大的同步电机c,计算此时系统频率;
步骤3.2在不同时刻切除发电机c,计算系统可承受的最低频率。
所述步骤3.1在t0时刻,关闭输出功率最大的同步电机c,计算此时系统频率为:
式中:fc,i表示第i次迭代切除发电机后的系统频率;k为发电机编号;Hk为发电机惯性常数;Sk为发电机额定容量;ωk为发电机转速;i表示风电功率增加次数。
所述步骤3.2在不同时刻切除发电机c,计算系统可承受的最低频率为:
式中:fmin表示系统可承受的最低频率,ft,i表示第i次迭代切除发电机后的系统频率的最低点,fc,i表示第i次迭代切除发电机后的系统频率,t表示时刻,to表示初始时刻,t1表示第一个时刻,tf表示最终时刻。
所述步骤5.利用得到的系统可承受的最低频率和系统频率波动率,进行判定和计算的过程包括:
(1)判定(ft,i≤fmin)||(ΔMFi≥ΔMFmax)是否成立,如果成立,则转向步骤6;如果不成立,则转向设置风电输出功率的步骤;式中:ft,i表示第i次迭代切除发电机后的系统频率的最低点;fmin表示系统可承受的最低频率;ΔMFi表示第i次迭代切除发电机后系统频率的最低点,ΔMFmax表示为了避免低频减载系统可承受的频率波动上界;
(2)判定ft,i=fmin是否成立,如果成立,计算出系统风电消纳能力WPLf=PWi;如果不成立,则转向下一步;
(3)假设此时i=n,得到频率最低点和风电输出功率的数列{ft,1,ft,2,…,ft,n}和{PW1,PW2,…,PWn},采用最小二乘法建立构建风电输出功率和最低频率的数值关系PW=g(ft),其中,g表示数学函数关系;
(4)将fmin代入数学函数g,得到风电消纳能力WPLf=g(fmin);
(5)判定ΔMFi=ΔMFmax是否成立,如果成立,计算出系统风电消纳能力WPLΔMF=PWi;如果不成立,则转向下一步;
(6)假设此时i=n,得到频率波动率和风电输出功率的数列{ΔMF1,ΔMF2,…,ΔMFn}和{PW1,PW2,…,PWn},采用最小二乘法建立构建风电输出功率和最低频率的数值关系PW=r(ΔMF),其中,r表示数学函数关系;
(7)将ΔMFmax代入数学函数r,得到风电消纳能力WPLΔMF=r(ΔMFmax);
(8)选择WPLΔMF,WPLf中较小者作为系统的风电消纳能力
WPL=min(WPLΔMF,WPLf)。
本发明具有以下优点及有益效果:
本发明通过分析风电接入后系统出现风电切机的系统频率降低严重程度,建立频率最低点约束,充分考虑了风电容量突变对系统对系统动态性能的影响,可以准确计算系统对风电的消纳能力。
本发明通过分析风电接入后系统出现风电功率波动的系统频率波动严重程度,建立频频率波动率约束,充分考虑了风速不确定性对系统对系统动态性能的影响,可以准确计算系统对风电的消纳能力。保证电网的安全稳定运行的发明目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中,附图仅仅用于展示本发明的一些实施例,而非将本发明的全部实施例限制于此。
图1是本发明一种风电消纳能力分析方法示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明是一种风电消纳能力分析方法,如图1所示,图1是本发明一种风电消纳能力分析方法示意图。
实施例1
一种风电消纳能力分析方法,包括以下步骤:
步骤1.采集电网参数,设置初始风电输出功率;
步骤2.设置风电输出功率;
步骤3.计算系统可承受的最低频率;
步骤4.计算系统系统频率波动率;
步骤5.利用得到的系统可承受的最低频率和系统频率波动率,进行判定和计算,最终得到系统的风电消纳能力。
所述步骤5.利用得到的系统可承受的最低频率和系统频率波动率,进行判定和计算的过程包括:
(1)判定(ft,i≤fmin)||(ΔMFi≥ΔMFmax)是否成立,如果成立,则转向步骤6;如果不成立,则转向步骤2。式中:ft,i表示第i次迭代切除发电机后的系统频率的最低点;fmin表示系统可承受的最低频率;ΔMFi表示第i次迭代切除发电机后系统频率的最低点,ΔMFmax表示为了避免低频减载系统可承受的频率波动上界。
(2)判定ft,i=fmin是否成立,如果成立,计算出系统风电消纳能力WPLf=PWi;如果不成立,则转向步骤7;
(3)假设此时i=n,得到频率最低点和风电输出功率的数列{ft,1,ft,2,…,ft,n}和{PW1,PW2,…,PWn},采用最小二乘法建立构建风电输出功率和最低频率的数值关系PW=g(ft),g表示数学函数关系。
(4)将fmin代入数学函数g,这可得到风电消纳能力WPLf=g(fmin);
(5)判定ΔMFi=ΔMFmax是否成立,如果成立,计算出系统风电消纳能力WPLΔMF=PWi。如果不成立,则转向步骤10。
(6)假设此时i=n,得到频率波动率和风电输出功率的数列{ΔMF1,ΔMF2,…,ΔMFn}和{PW1,PW2,…,PWn},采用最小二乘法建立构建风电输出功率和最低频率的数值关系PW=r(ΔMF),r表示数学函数关系。
(7)将ΔMFmax代入数学函数r,得到风电消纳能力WPLΔMF=r(ΔMFmax);
(8)选择WPLΔMF,WPLf中较小者作为系统的风电消纳能力
WPL=min(WPLΔMF,WPLf)
实施例2
一种风电消纳能力分析方法,包括以下步骤:
步骤1.采集电网参数,设置初始风电输出功率PW0,设置i=1;
步骤2.设置风电输出为PWi=PW0+(i-1)ΔPW,ΔPW为单次风电功率增加量;
步骤3.选择切除电网中输出功率最大的同步电机c,计算系统可承受的最低频率;
步骤3.1在t0时刻,关闭输出功率最大的同步电机c,计算此时系统频率为:
式中:fc,i表示第i次迭代切除发电机后的系统频率;k为发电机编号;Hk为发电机惯性常数;Sk为发电机额定容量;ωk为发电机转速。i表示风电功率增加次数;
步骤3.2在不同时刻切除发电机c,计算系统可承受的最低频率fmin为:
式中:ft,i表示第i次迭代切除发电机后的系统频率的最低点,fc,i表示第i次迭代切除发电机后的系统频率,t表示时刻,to表示初始时刻,t1表示第一个时刻,tf表示最终时刻。
步骤4.计算系统系统频率波动率ΔMF如下式:
式中:ΔMFi表示第i次迭代切除发电机后系统频率的最低点;ΔP表示发电机容量;IR表示系统惯性。f0表示额定频率。
步骤5.判定(ft,i≤fmin)||(ΔMFi≥ΔMFmax)是否成立,如果成立则转向步骤6,否则转向步骤2。式中:fmin表示系统可承受的最低频率;ΔMFmax表示为了避免低频减载系统可承受的频率波动上界。
步骤6.判定ft,i=fmin是否成立,如果成立,计算出系统风电消纳能力WPLf=PWi,否则转向步骤7;
步骤7.假设此时i=n,这可以得到频率最低点和风电输出功率的数列{ft,1,ft,2,…,ft,n}和{PW1,PW2,…,PWn},采用最小二乘法建立构建风电输出功率和最低频率的数值关系PW=g(ft),g表示数学函数关系。
步骤8.将fmin代入数学函数g,这可得到风电消纳能力WPLf=g(fmin);
步骤9.判定ΔMFi=ΔMFmax是否成立,如果成立,计算出系统风电消纳能力WPLΔMF=PWi。否则转向步骤10。
步骤10.假设此时i=n,这可以得到频率波动率和风电输出功率的数列{ΔMF1,ΔMF2,…,ΔMFn}和{PW1,PW2,…,PWn},采用最小二乘法建立构建风电输出功率和最低频率的数值关系PW=r(ΔMF),r表示数学函数关系。
步骤11.将ΔMFmax代入数学函数r,这可得到风电消纳能力WPLΔMF=r(ΔMFmax);
步骤12.选择WPLΔMF,WPLf中较小者作为系统的风电消纳能力WPL=min(WPLΔMF,WPLf)。
本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围,包括权利要求,被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、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 (6)
1.一种风电消纳能力分析方法,其特征是:包括以下步骤:步骤1.采集电网参数,设置初始风电输出功率;步骤2.设置风电输出功率;步骤3.计算系统可承受的最低频率;步骤4.计算系统频率波动率;步骤5.利用得到的系统可承受的最低频率和系统频率波动率,进行判定和计算,最终得到系统的风电消纳能力;所述进行判定和计算的过程包括:
(1)判定(ft,i≤fmin)||(ΔMFi≥ΔMFmax)是否成立,如果成立,则转向下一步;如果不成立,则转向设置风电输出功率的步骤;式中:ft,i表示第i次迭代切除发电机后的系统频率的最低点;fmin表示系统可承受的最低频率;ΔMFi表示第i次迭代切除发电机后系统频率的波动率,ΔMFmax表示为了避免低频减载系统可承受的频率波动上界;
(2)判定ft,i=fmin是否成立,如果成立,计算出系统风电消纳能力WPLf=PWi;如果不成立,则转向下一步;
(3)假设此时i=n,得到频率最低点和风电输出功率的数列{ft,1,ft,2,…,ft,n}和{PW1,PW2,…,PWn},采用最小二乘法建立构建风电输出功率和最低频率的数值关系PW=g(ft),其中,g表示数学函数关系;
(4)将fmin代入数学函数g,得到风电消纳能力WPLf=g(fmin);
(5)判定ΔMFi=ΔMFmax是否成立,如果成立,计算出系统风电消纳能力WPLΔMF=PWi;如果不成立,则转向下一步;
(6)假设此时i=n,得到频率波动率和风电输出功率的数列{ΔMF1,ΔMF2,…,ΔMFn}和{PW1,PW2,…,PWn},采用最小二乘法建立构建风电输出功率和最低频率的数值关系PW=r(ΔMF),其中,r表示数学函数关系;
(7)将ΔMFmax代入数学函数r,得到风电消纳能力WPLΔMF=r(ΔMFmax);
(8)选择WPLΔMF,WPLf中较小者作为系统的风电消纳能力
WPL=min(WPLΔMF,WPLf)。
2.根据权利要求1所述的一种风电消纳能力分析方法,其特征是:所述步骤1中设置初始风电输出功率,包括:初始风电输出功率PW0,设置i=1。
3.根据权利要求2所述的一种风电消纳能力分析方法,其特征是:所述步骤2中设置风电输出功率,包括:设置风电输出功率为PWi=PW0+(i-1)ΔPW,ΔPW为单次风电功率增加量,PW0为初始风电输出功率。
4.根据权利要求1所述的一种风电消纳能力分析方法,其特征是:步骤3中计算系统可承受的最低频率,包括:选择切除电网中输出功率最大的同步电机c,计算系统可承受的最低频率;其中:
步骤3.1在t0时刻,关闭输出功率最大的同步电机c,计算此时系统频率;
步骤3.2在不同时刻切除发电机c,计算系统可承受的最低频率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911389678.2A CN111082457B (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种风电消纳能力分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911389678.2A CN111082457B (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种风电消纳能力分析方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111082457A CN111082457A (zh) | 2020-04-28 |
CN111082457B true CN111082457B (zh) | 2023-03-24 |
Family
ID=70319536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911389678.2A Active CN111082457B (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种风电消纳能力分析方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111082457B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102738828A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-10-17 | 哈尔滨工业大学 | 利用一体化联合发电单元平抑规模化风电并网功率波动的不确定性的方法 |
WO2013167142A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-14 | Vestas Wind Systems A/S | Wind power plant frequency control |
CN108964032A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-07 | 华北电力大学(保定) | 一种建立含风电的系统频率响应模型的方法 |
CN110266039A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-09-20 | 南京理工大学 | 考虑风电功率波动和切机切负荷干扰下一次调频的调速器参数优化方法 |
-
2019
- 2019-12-30 CN CN201911389678.2A patent/CN111082457B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013167142A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-14 | Vestas Wind Systems A/S | Wind power plant frequency control |
CN102738828A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-10-17 | 哈尔滨工业大学 | 利用一体化联合发电单元平抑规模化风电并网功率波动的不确定性的方法 |
CN108964032A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-07 | 华北电力大学(保定) | 一种建立含风电的系统频率响应模型的方法 |
CN110266039A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-09-20 | 南京理工大学 | 考虑风电功率波动和切机切负荷干扰下一次调频的调速器参数优化方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111082457A (zh) | 2020-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zou et al. | A survey of dynamic equivalent modeling for wind farm | |
Altin et al. | Optimization of short-term overproduction response of variable speed wind turbines | |
CN107947228B (zh) | 基于Markov理论的含风电电力系统随机稳定性分析方法 | |
Yuan et al. | Irregular distribution of wind power prediction | |
CN111917111B (zh) | 用于配电网的分布式光伏电源接纳能力在线评估的方法、系统、设备及存储介质 | |
CN110994594B (zh) | 一种电力系统的跨区备用配置方法及装置 | |
CN102661243B (zh) | 一种双馈感应风电机组的预报校正变桨控制方法 | |
CN111987750B (zh) | 一种发电机安全进相能力裕度的在线监测方法及系统 | |
CN111082457B (zh) | 一种风电消纳能力分析方法 | |
CN111262280B (zh) | 一种用于压水堆核电机组一次调频的建模及分析方法 | |
CN113471972B (zh) | 一种用于电力系统的监测惯量的方法和系统 | |
CN113872230B (zh) | 一种新能源故障穿越控制参数优化方法及装置 | |
CN111832936B (zh) | 一种含分布式电源的配网供电可靠性评估方法 | |
CN113346553A (zh) | 一种可再生能源发电站出力占比的评估方法和装置 | |
CN112884262A (zh) | 一种风电机组载荷适应性确定方法和系统 | |
CN114725976A (zh) | 应对电网暂态稳定的协调控制方法及系统 | |
CN109066791B (zh) | 一种风电模拟弃风序列的确定方法和装置 | |
CN112800625A (zh) | 一种区域电网全清洁供电运行边界确定方法和系统 | |
Liu et al. | Stochastic Unit Commitment with High-Penetration Offshore Wind Power Generation in Typhoon Scenarios | |
CN111797496B (zh) | 一种新能源场站发电出力时间序列构建方法和装置 | |
CN113822470B (zh) | 计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成方法及系统 | |
CN113255130B (zh) | 一种用于风力发电机组控制性能评价的方法及系统 | |
CN115800310A (zh) | 考虑延时特性影响的风电调频下垂系数修正方法及系统 | |
CN111224394B (zh) | 一种用于确定电力系统功率波动后频率偏差的方法及系统 | |
CN110890769B (zh) | 一种确定新能源调频的电力系统频率偏差的方法及系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |