CN114899891A - 电网新能源承载能力的获取方法 - Google Patents

电网新能源承载能力的获取方法 Download PDF

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CN114899891A CN202210642329.2A CN202210642329A CN114899891A CN 114899891 A CN114899891 A CN 114899891A CN 202210642329 A CN202210642329 A CN 202210642329A CN 114899891 A CN114899891 A CN 114899891A
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Abstract

本申请提出了一种电网新能源承载能力的获取方法，涉及电网新能源技术领域。本申请通过建立电网系统中新能源接入量的约束条件，并基于约束条件确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力；基于理论上新能源最大承载能力和电网系统中常规机组的常规参数，获取电网系统可调出的旋备容量；基于旋备容量和电网系统的系统参数，获取电网系统的参考阈值；获取故障后的电网功率缺额，并基于电网功率缺额与参考阈值的对比结果确定电网系统的新能源承载能力。本申请建立不同故障导致的功率缺额下新能源接入水平与频率约束边界之间的对应关系，在确保频率稳定性的前提下，最大程度的安排新能源发电量，使新能源得到充分利用。

Description

电网新能源承载能力的获取方法
技术领域
本申请涉及电网新能源技术领域，尤其涉及一种电网新能源承载能力的获取方法。
背景技术
电网系统运行的重要任务之一，就是要及时调节各发电机的出力，以保持频率的偏移在允许的范围之内。随着电网系统的发展，新能源的接入总量将进一步增大，常规电源占比随之继续下降，系统的惯性时间常数随之下降，这样会使系统频率稳定问题更加突出。相关技术中，新能源承载能力的计算方法局限于新能源的完全接入，未顾及新能源自身的调频能力，没有考虑新能源接入后系统频率响应特性的变化。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的一个目的在于提出一种电网新能源承载能力的获取方法，通过建立电网系统中新能源接入量的约束条件，并基于约束条件确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力；基于理论上新能源最大承载能力和电网系统中常规机组的常规参数，获取电网系统可调出的旋备容量；基于旋备容量和电网系统的系统参数，获取电网系统的参考阈值；获取故障后的电网功率缺额，并基于电网功率缺额与参考阈值的对比结果确定电网系统的新能源承载能力。
本申请建立不同故障导致的功率缺额下新能源接入水平与频率约束边界之间的对应关系，在确保频率稳定性的前提下，最大程度的安排新能源发电量，使新能源得到充分利用。
本申请的第二个目的在于提出一种电子设备。
本申请的第三个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。
本申请的第四个目的在于提出一种计算机程序产品。
为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种电网新能源承载能力的获取方法，包括：建立电网系统中新能源接入量的约束条件，并基于约束条件确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力；基于理论上新能源最大承载能力和电网系统中常规机组的常规参数，获取电网系统可调出的旋备容量；基于旋备容量和电网系统的系统参数，获取电网系统的参考阈值；获取故障后的电网功率缺额，并基于电网功率缺额与参考阈值的对比结果确定电网系统的新能源承载能力。
本申请建立不同故障导致的功率缺额下新能源接入水平与频率约束边界之间的对应关系，在确保频率稳定性的前提下，最大程度的安排新能源发电量，使新能源得到充分利用。
根据本申请的一个实施例，建立电网系统中新能源接入量的约束条件，并基于约束条件确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力，包括：获取电网系统中常规机组的最小技术出力和电网系统正常运行下的常规机组的实际有功出力；基于最小技术出力和实际有功出力，确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力。
根据本申请的一个实施例，基于理论上新能源最大承载能力和电网系统中常规机组的常规参数，获取电网系统可调出的旋备容量，包括：获取电网系统中常规机组的常规参数，其中，常规参数包括常规机组的实际有功出力和常规机组的调频能力参数；基于调频能力参数、实际有功出力和理论上新能源最大承载能力，确定电网系统可调出的旋备容量。
根据本申请的一个实施例，基于旋备容量和电网系统的系统参数，获取电网系统的参考阈值，包括：获取电网系统的系统参数，其中，系统参数包括电网系统允许的最大切负荷量和电网系统频率变化时的负荷变化量；基于最大切负荷量、负荷变化量和旋备容量，确定电网系统的参考阈值。
根据本申请的一个实施例，基于电网功率缺额与参考阈值的对比结果确定电网系统的新能源承载能力，包括：响应于电网功率缺额小于或等于参考阈值，则将理论上新能源最大承载能力确定为电网系统的新能源承载能力；响应于电网功率缺额大于参考阈值，则确定电网系统不具备新能源承载能力。
根据本申请的一个实施例，将理论上新能源最大承载能力确定为电网系统的新能源承载能力之后，还包括：基于所确定的新能源承载能力，确定电网系统中新能源机组的目标新增数量；基于目标新增数量在电网系统配置新能源机组。
根据本申请的一个实施例，确定电网系统不具备新能源承载能力之后，还包括：禁止关闭任一常规机组。
根据本申请的一个实施例，获取故障后的电网功率缺额，包括：获取电网系统的运行方式和故障类型；基于运行方式和故障类型，确定电网功率缺额。
根据本申请的一个实施例，电网系统中新能源接入量的约束条件，包括：新能源机组与常规机组的调频能力参数相同。
为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以实现如本申请第一方面实施例的一种电网新能源承载能力的获取方法。
为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于实现如本申请第一方面实施例的一种电网新能源承载能力的获取方法。
为达上述目的，本申请第四方面实施例提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如本申请第一方面实施例的一种电网新能源承载能力的获取方法。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请一个实施例示出的一种电网新能源承载能力的获取方法的示意图。
图2是本申请一个实施例示出的一种电网新能源承载能力的获取方法的总体示意图。
图3是本申请一个实施例示出的获取电网新能源承载能力的概念示意图。
图4是本申请一个实施例示出的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
图1是本申请提出的一种电网新能源承载能力的获取方法的示例性实施方式，如图1所示，该电网新能源承载能力的获取方法，包括以下步骤：
S101，建立电网系统中新能源接入量的约束条件，并基于约束条件确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力。
在电网系统中，新能源机组出力占总发电出力的比例越高，电网系统的惯性时间常数越小，同样的功率不平衡量造成的电网系统频率最低值越低，最终的稳态频率偏差值越大。本申请中，新能源最大承载能力指的是在保证电网系统频率稳定的前提下，电网系统可接入新能源的最大容量。
将新能源机组或者常规机组的一次调频能力记为新能源机组或者常规机组的调频能力参数。建立新能源接入量的约束，由于考虑新能源机组具有和常规机组同样比例的一次调频能力，因此在常规机组压减出力的过程中，增加的新能源机组提供的调频能力与压减的常规机组损失的调频能力相当，因此，发电机整体调频能力维持不变，新能源承载能力受常规机组最小技术出力限制。示例性的，基于电网系统中常规机组的最小技术出力和电网系统正常运行下的常规机组的实际有功出力建立新能源接入量的约束公式，并基于约束公式获得电网系统对应的理论上新能源最大承载能力。
S102，基于理论上新能源最大承载能力和电网系统中常规机组的常规参数，获取电网系统可调出的旋备容量。
电网系统中，新能源机组指的是风电、太阳能发电、生物质发电等新能源机组，常规机组指的是燃煤发电、燃气发电、核电等常规机组。常规参数指的是与电网系统中的常规机组有关的参数，比如说常规参数可包括常规机组的最小技术出力、常规机组的调频能力参数等。
获取电网系统中常规机组的常规参数，并基于上述获得的理论上新能源最大承载能力和电网系统中常规机组的常规参数，获取电网系统可调出的旋备容量。其中，旋备容量，特指运行正常的发电机维持额定转速，随时可以并网，或已并网但仅带一部分负荷，随时可以加出力至额定容量的发电机组的容量，也指在线但不加载的发电容量，可以在设定时间内补偿由于其他发电机或者变压器故障导致的发电缺口。
S103，基于旋备容量和电网系统的系统参数，获取电网系统的参考阈值。
获取电网系统的系统参数，并基于上述确定的旋备容量和电网系统的系统参数，获取电网系统的参考阈值。其中，电网系统的系统参数指的是与电网系统整体有关的参数，比如说系统参数可以包括基于负荷静态频率特性获取的负荷变化量或者电网系统允许的最大切负荷量等系统参数。
S104，获取故障后的电网功率缺额，并基于电网功率缺额与参考阈值的对比结果确定电网系统的新能源承载能力。
电网系统必须在发生N-1故障后保持稳定，本申请实施例中，需要获取电网系统的运行方式和故障类型，并基于该运行方式和该故障类型，确定电网系统的电网功率缺额。将获得的电网功率缺额与上述确定的参考阈值进行对比，判断电网系统是否能够保持有功平衡。若判断电网系统能够保持有功平衡，则认为电网系统具备理论上新能源最大承载能力；若判断电网系统不能够保持有功平衡，则认为电网系统不具备新能源承载能力。
本申请实施例提出了一种电网新能源承载能力的获取方法，通过建立电网系统中新能源接入量的约束条件，并基于约束条件确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力；基于理论上新能源最大承载能力和电网系统中常规机组的常规参数，获取电网系统可调出的旋备容量；基于旋备容量和电网系统的系统参数，获取电网系统的参考阈值；获取故障后的电网功率缺额，并基于电网功率缺额与参考阈值的对比结果确定电网系统的新能源承载能力。本申请建立不同故障导致的功率缺额下新能源接入水平与频率约束边界之间的对应关系，在确保频率稳定性的前提下，最大程度的安排新能源发电量，使新能源得到充分利用。
进一步地，将理论上新能源最大承载能力确定为电网系统的新能源承载能力之后，可以基于所确定的新能源承载能力，确定电网系统中新能源机组的目标新增数量，并根据所确定的目标新增数量在电网系统配置新能源机组。
进一步地，确定电网系统不具备新能源承载能力之后，为了保证电网系统运行效果，则禁止关闭任一常规机组。
图2是本申请提出的一种电网新能源承载能力的获取方法的示例性实施方式，如图2所示，该电网新能源承载能力的获取方法，包括以下步骤：
S201，获取电网系统中常规机组的最小技术出力和电网系统正常运行下的常规机组的实际有功出力。
获取电网系统中常规机组的最小技术出力，将该最小技术出力记为Pg-tr-min；获取电网系统在正常运行状态下常规机组的实际有功出力，并将该实际有功出力记为Pg-tr。
其中，常规机组最小技术出力指的是随着新能源机组出力的不断增大，常规机组出力不断减少，但常规机组出力不能无限制降低，当常规机组无法再压减出力时，对应的技术出力便是常规机组最小技术出力。
S202，基于最小技术出力和实际有功出力，确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力。
考虑新能源机组具有和常规机组同样比例的调频能力参数，即新能源机组具有和常规机组同样比例的一次调频能力，基于上述确定的最小技术出力和实际有功出力建立新能源接入量的约束，将新能源接入量记为Pg-new，新能源接入量的约束公式为：
Pg-new≤Pg-tr-Pg-tr-min
上式中，Pg-new代表的是电网系统对应新能源接入量，Pg-tr代表的是电网系统在正常运行状态下常规机组的实际有功出力，Pg-tr-min代表的是常规机组最小技术出力。
将电网系统对应的理论上新能源最大承载能力记为Pg-new-max，则由上式可得，理论上新能源最大承载能力Pg-new-max的计算公式为：
Pg-new-max＝Pg-tr-Pg-tr-min
上式中，Pg-new-max代表的是电网系统对应的理论上新能源最大承载能力，Pg-tr代表的是电网系统在正常运行状态下常规机组的实际有功出力，Pg-tr-min代表的是常规机组最小技术出力。
S203，获取电网系统中常规机组的常规参数，其中，常规参数包括常规机组的实际有功出力和常规机组的调频能力参数。
获取电网系统中常规机组对应的常规参数，其中，常规参数包括常规机组的实际有功出力Pg-tr和常规机组的调频能力参数n％。其中，调频指的是使电网系统频率的变动保持在允许偏差范围内而对发电机组有功出力进行的调整，调频是保证电网系统稳定的一项重要能力。
S204，基于调频能力参数、实际有功出力和理论上新能源最大承载能力，确定电网系统可调出的旋备容量。
将常规机组的调频能力按照发电机实际出力的n％考虑，新能源机组调频能力与常规机组一致，则电网系统可调出旋备容量Pg-r的计算公式为：
Pg-r＝(Pg-tr+Pg-new-max)×n％
上式中，Pg-r代表的是电网系统可调出旋备容量，Pg-new-max代表的是电网系统对应的理论上新能源最大承载能力，Pg-tr代表的是电网系统在正常运行状态下常规机组的实际有功出力，n％代表的是常规机组的调频能力参数。
S205，获取电网系统的系统参数，其中，系统参数包括电网系统允许的最大切负荷量和电网系统频率变化时的负荷变化量。
获取电网系统允许的最大切负荷量，将该最大切负荷量记为Pload-cut-max，其中，最大切负荷量由电网系统的运行方式和需求确定，指的是在事故情况下，为维持电网系统的功率平衡和稳定性，将负荷从电网上断开的最大值。
根据电网系统的负荷静态频率特性，获取电网系统频率变化时电网系统负荷的有功功率改变量，作为负荷变化量。示例性的，获取电网频率由50Hz降至电网系统频率约束边界值(通常选取49Hz)时对应的负荷变化量，并将该负荷变化量记为Pload-f。
S206，基于最大切负荷量、负荷变化量和旋备容量，确定电网系统的参考阈值。
基于上述获得的最大切负荷量Pload-cut-max、负荷变化量Pload-f和旋备容量Pg-r，确定电网系统的参考阈值为Pload-f+Pload-cut-max+Pg-r。
S207，获取故障后的电网功率缺额。
电网系统必须在发生N-1故障后保持稳定，本申请实施例中，需要获取故障后的电网功率缺额，将电网功率缺额记为Ploss。其中，电网功率缺额Ploss由电网运行方式和具体故障类型确定。示例性的，故障类型可包括线路故障、电源跳机、主变N-1等电网系统N-1故障。
S208，响应于电网功率缺额小于或等于参考阈值，则将理论上新能源最大承载能力确定为电网系统的新能源承载能力。
若电网功率缺额小于或等于参考阈值，则认为电网系统能够保持有功平衡，则将理论上新能源最大承载能力确定为电网系统的新能源承载能力。
即若满足Ploss≤Pload-f+Pload-cut-max+Pg-r，则认为电网系统具备理论上新能源最大承载能力。
S209，响应于电网功率缺额大于参考阈值，则确定电网系统不具备新能源承载能力。
若电网功率缺额大于参考阈值，则认为电网系统不能够保持有功平衡，则确定电网系统不具备新能源承载能力。
即若满足Ploss＞Pload-f+Pload-cut-max+Pg-r，则认为电网系统不具备新能源承载能力。
本申请在满足系统频率约束下，考虑新能源参与频率调制，不同功率缺额下新能源承载能力的计算方法，准确评估不同电网运行状态可接纳的最大新能源发电量，在保证电网安全性的前提下提高新能源的消纳水平。
图3是本申请提出的一种电网新能源承载能力的获取方法的流程图，如图3所示,包括以下步骤：
S301，基于常规机组最小技术出力Pg-tr-min和实际有功出力Pg-tr建立电网系统中新能源接入量的约束条件。
S302，基于约束条件确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力Pg-new-max。
S303，获取故障后的电网功率缺额Ploss。
S304，获取电网系统频率变化时的负荷变化量Pload-f。
S305，获取电网系统允许的最大切负荷量Pload-cut-max。
S306，确定电网系统可调出的旋备容量Pg-r＝(Pg-tr+Pg-new-max)×n％。
S307，判断电网功率缺额Ploss所在的区间。
S308，若满足Ploss≤Pload-f+Pload-cut-max+Pg-r，则认为电网系统具备理论上新能源最大承载能力。
S309，若满足Ploss＞Pload-f+Pload-cut-max+Pg-r，则认为电网系统不具备新能源承载能力。
关于步骤S301～S309的实现方式，可参照上述实施例中相关部分的描述，在此不再进行赘述。
本申请实施例提出了一种电网新能源承载能力的获取方法，通过建立电网系统中新能源接入量的约束条件，并基于约束条件确定电网系统对应的理论上新能源最大承载能力；基于理论上新能源最大承载能力和电网系统中常规机组的常规参数，获取电网系统可调出的旋备容量；基于旋备容量和电网系统的系统参数，获取电网系统的参考阈值；获取故障后的电网功率缺额，并基于电网功率缺额与参考阈值的对比结果确定电网系统的新能源承载能力。本申请建立不同故障导致的功率缺额下新能源接入水平与频率约束边界之间的对应关系，在确保频率稳定性的前提下，最大程度的安排新能源发电量，使新能源得到充分利用。
为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种电子设备400，如图4所示，该电子设备400包括：处理器401和处理器通信连接的存储器402，存储器402存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器401执行，以实现如上述实施例所示的电网新能源承载能力的获取方法。
为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机实现如上述实施例所示的电网新能源承载能力的获取方法。
为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如上述实施例所示的电网新能源承载能力的获取方法。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电网新能源承载能力的获取方法，其特征在于，包括：
建立电网系统中新能源接入量的约束条件，并基于所述约束条件确定所述电网系统对应的理论上新能源最大承载能力；
基于所述理论上新能源最大承载能力和所述电网系统中常规机组的常规参数，获取所述电网系统可调出的旋备容量；
基于所述旋备容量和所述电网系统的系统参数，获取所述电网系统的参考阈值；
获取故障后的电网功率缺额，并基于所述电网功率缺额与所述参考阈值的对比结果确定所述电网系统的新能源承载能力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立电网系统中新能源接入量的约束条件，并基于所述约束条件确定所述电网系统对应的理论上新能源最大承载能力，包括：
获取所述电网系统中常规机组的最小技术出力和所述电网系统正常运行下的所述常规机组的实际有功出力；
基于所述最小技术出力和所述实际有功出力，确定所述电网系统对应的理论上新能源最大承载能力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述理论上新能源最大承载能力和所述电网系统中常规机组的常规参数，获取所述电网系统可调出的旋备容量，包括：
获取所述电网系统中常规机组的常规参数，其中，所述常规参数包括所述常规机组的实际有功出力和所述常规机组的调频能力参数；
基于所述调频能力参数、所述实际有功出力和所述理论上新能源最大承载能力，确定所述电网系统可调出的旋备容量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述旋备容量和所述电网系统的系统参数，获取所述电网系统的参考阈值，包括：
获取所述电网系统的系统参数，其中，所述系统参数包括所述电网系统允许的最大切负荷量和所述电网系统频率变化时的负荷变化量；
基于所述最大切负荷量、所述负荷变化量和所述旋备容量，确定所述电网系统的所述参考阈值。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述电网功率缺额与所述参考阈值的对比结果确定所述电网系统的新能源承载能力，包括：
响应于所述电网功率缺额小于或等于所述参考阈值，则将所述理论上新能源最大承载能力确定为所述电网系统的新能源承载能力；
响应于所述电网功率缺额大于所述参考阈值，则确定所述电网系统不具备新能源承载能力。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述理论上新能源最大承载能力确定为所述电网系统的新能源承载能力之后，还包括：
基于所确定的所述新能源承载能力，确定所述电网系统中新能源机组的目标新增数量；
基于所述目标新增数量在所述电网系统配置所述新能源机组。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述电网系统不具备新能源承载能力之后，还包括：
禁止关闭任一所述常规机组。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取故障后的电网功率缺额，包括：
获取所述电网系统的运行方式和所述故障类型；
基于所述运行方式和所述故障类型，确定所述电网功率缺额。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述电网系统中新能源接入量的约束条件，包括：
所述新能源机组与所述常规机组的调频能力参数相同。
10.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-9中任一项所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115622081A (zh) * 2022-11-09 2023-01-17 深能智慧能源科技有限公司 一种新能源配储调频方法及系统

Cited By (1)

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CN115622081A (zh) * 2022-11-09 2023-01-17 深能智慧能源科技有限公司 一种新能源配储调频方法及系统

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