CN115276040B - 一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置 - Google Patents

一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115276040B
CN115276040B CN202211169299.4A CN202211169299A CN115276040B CN 115276040 B CN115276040 B CN 115276040B CN 202211169299 A CN202211169299 A CN 202211169299A CN 115276040 B CN115276040 B CN 115276040B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency modulation
primary frequency
power grid
power
synchronous
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
Application number
CN202211169299.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115276040A (zh
Inventor
孙华东
李文锋
杨超
魏巍
王宝财
周成
艾东平
张璐路
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Original Assignee
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI filed Critical China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority to CN202211169299.4A priority Critical patent/CN115276040B/zh
Publication of CN115276040A publication Critical patent/CN115276040A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115276040B publication Critical patent/CN115276040B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0635—Risk analysis of enterprise or organisation activities
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • 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
    • H02J3/002—Flicker reduction, e.g. compensation of flicker introduced by non-linear load
    • 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
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • 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
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • 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

Abstract

本发明公开了一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置。其中，方法包括：根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统一次频率调节能力；根据同步电网的电网实时运行方式数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统最小一次调频需求；根据系统一次频率调节能力以及系统最小一次调频需求，评估同步电网的系统一次调频安全裕度，其中系统一次调频安全裕度用于评估同步电网的频率稳定风险。从而电网调度可以掌握实时运行系统的一次调频安全裕度，辅助电网预判频率稳定风险。

Description

一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置。
背景技术
随着电力电子型电源的比例不断提高，电力系统的稳定特性正逐渐朝不利的方向演化。主要表现在抵御故障的能力下降、大型工程输电能力严重受限、对稳控装置的依赖程度大幅提升等方面。在西北、东北等送端电网，由于风电、光伏迅猛发展，常规火电机组被大量替代，系统惯量和频率调节储备不断下降，频率稳定特性恶化。在实际运行及仿真中发现，电力系统抵御故障的能力呈现下降趋势，如2015年9月19日，锦苏直流闭锁，华东电网频率十年来首次跌破49.8Hz，最低跌至49.56Hz；根据国调中心与中国电力科学院有限公司的测算，在西北电网负荷68GW、损失3.5GW功率情况下：若网内不含风电，则频率下跌0.65Hz；若网内风电出力为12GW，则频率下跌0.95Hz，频率下降幅度比无风电时增加了46%。在东北电网负荷水平55GW、伊穆直流闭锁损失3GW功率情况下：若网内不含风电，则频率下跌0.7Hz；若网内风电出力为10GW，则频率下跌1.1Hz，过低的频率将直接触发低频减载装置动作（动作阈值49.2Hz）。大规模新能源接入威胁系统频率稳定性，因此亟需对系统频率调节能力进行有效评估，实时量化系统频率调节能力，以采取对应措施。
随着新型电力系统的发展，在线仿真变的越来越重要，能够在线实时分析系统的一次调频调节裕度，对电网运行具有非常重要的意义。系统一次调频安全裕度在线评估符合国网推动新能源发展和促进新能源消纳的战略方向。依据在线评估手段，可为电网实时准确掌握系统一次调频安全裕度，辅助电网预判频率稳定风险。目前在系统一次调频评估方面，只考虑水电、火电常规电源的一次调频调节能力，未考虑新能源场站及直流的一次调频调节能力，没有实时评估系统最小一次调频需求的功能，电网调度无法掌握实时运行系统的一次调频安全裕度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法，包括：
根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统一次频率调节能力；
根据同步电网的电网实时运行方式数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统最小一次调频需求；
根据系统一次频率调节能力以及系统最小一次调频需求，评估同步电网的系统一次调频安全裕度，其中系统一次调频安全裕度用于评估同步电网的频率稳定风险。
可选地，根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统一次频率调节能力的公式如下：
Figure 213558DEST_PATH_IMAGE002
其中，ΔP sys 为系统一次调频调节能力，ΔP hi 为第i台水电机组一次调频调节能力，ΔP si 为第i台火电机组一次调频调节能力，ΔP wi 为第i个新能源场站一次调频调节能力，Δ P dci 为第i个直流一次调频调节能力，x为电网中的水电机组开机台数，y为电网中的火电机组开机台数，m为电网中并网的新能源场站数，n为电网直流个数。
可选地，根据采集的同步电网的电网实时运行方式数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统最小一次调频需求的操作，包括：
统计电网实时运行方式数据，确定同步电网中各个电源的比例系数；
聚合电力系统模型参数数据中的发电机模型参数、一次调频模型参数、直流FC模型参数、负荷模型参数，确定系统调频需求计算参数；
根据同步电网中各个电源的比例系数以及系统调频需求计算参数，构建系统频率响应模型；
根据系统频率响应模型，计算系统最小一次调频需求。
可选地，同步电网中各个电源的比例系数包括火电占比、水电占比、新能源占比以及直流占比，系统调频需求计算参数包括系统等效惯性常数、系统负荷频率系数、扰动功率、负荷电压修正系数、比例系数、负荷控制前馈系数、火电机组调差、火电限幅、水锤时间常数、水电调差系数、水电限幅、新能源场站一次调频时间常数、新能源场站频率调节系数、新能源限幅、直流一次调频时间常数、直流频率调节系数、直流限幅以及扰动点频率与惯量中心频率比值，并且根据同步电网中各个电源的比例系数以及系统调频需求计算参数，构建系统频率响应模型的操作，包括：
根据同步电网中各个电源的比例系数、系统调频需求计算参数、火电占比调节变量、水电占比调节变量、新能源占比调节变量以及直流占比调节变量，构建系统频率响应模型。
可选地，根据系统频率响应模型，计算系统最小一次调频需求的操作，包括：
通过迭代修正方法，逐渐增加系统频率响应模型中的火电占比调节变量、水电占比调节变量、新能源占比调节变量以及直流占比调节变量，在满足预先设置的条件的情况下，确定系统最小一次调频需求。
可选地，根据系统一次频率调节能力以及系统最小一次调频需求，评估同步电网的系统一次调频裕度的操作，包括：
在系统一次频率调节能力大于系统最小一次调频需求的情况下，确定系统一次调频裕度安全；
在系统一次频率调节能力小于等于系统最小一次调频需求的情况下，确定系统一次调频裕度不安全。
根据本发明的另一个方面，提供了一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估装置，包括：
第一计算模块，用于根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统一次频率调节能力；
第二计算模块，用于根据同步电网的电网实时运行方式数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统最小一次调频需求；
评估模块，用于根据系统一次频率调节能力以及系统最小一次调频需求，评估同步电网的系统一次调频安全裕度，其中系统一次调频安全裕度用于评估同步电网的频率稳定风险。
根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。
根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。
从而，本申请提供的同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法，通过实时评估系统最小一次调频需求的与系统一次调频能力，电网调度可以掌握实时运行系统的一次调频安全裕度，辅助电网预判频率稳定风险。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1是本发明一示例性实施例提供的同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法的流程示意图；
图2是本发明一示例性实施例提供的同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法的另一流程示意图；
图3是本发明一示例性实施例提供的系统频率响应模型的示意图；
图4是本发明一示例性实施例提供的同步电网电力系统一次调频安全裕度评估装置的结构示意图；
图5是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。
应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
另外，本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。
终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
示例性方法
图1是本发明一示例性实施例提供的同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法的流程示意图。本实施例可应用在电子设备上，如图1所示，同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法100包括以下步骤：
步骤101，根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统一次频率调节能力。
可选地，根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统一次频率调节能力的公式如下：
Figure 599540DEST_PATH_IMAGE004
其中，ΔP sys 为系统一次调频调节能力，ΔP hi 为第i台水电机组一次调频调节能力，ΔP si 为第i台火电机组一次调频调节能力，ΔP wi 为第i个新能源场站一次调频调节能力，Δ P dci 为第i个直流一次调频调节能力，x为电网中的水电机组开机台数，y为电网中的火电机组开机台数，m为电网中并网的新能源场站数，n为电网直流个数。
从而，本方案在计算系统一次频率调频能力的情况下，不仅考虑了水电以及火电常规电源，而且还加入了新能源场站以及直流的一次调频能力。从而得到的系统一次调频能力更加有效反应系统调频能力的真实情况。
步骤102，根据同步电网的电网实时运行方式数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统最小一次调频需求。
可选地，根据采集的同步电网的电网实时运行方式数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统最小一次调频需求的操作，包括：
统计电网实时运行方式数据，确定同步电网中各个电源的比例系数；
聚合电力系统模型参数数据中的发电机模型参数、一次调频模型参数、直流FC模型参数、负荷模型参数，确定系统调频需求计算参数；
根据同步电网中各个电源的比例系数以及系统调频需求计算参数，构建系统频率响应模型；
根据系统频率响应模型，计算系统最小一次调频需求。
可选地，同步电网中各个电源的比例系数包括火电占比、水电占比、新能源占比以及直流占比，系统调频需求计算参数包括系统等效惯性常数、系统负荷频率系数、扰动功率、负荷电压修正系数、比例系数、负荷控制前馈系数、火电机组调差、火电限幅、水锤时间常数、水电调差系数、水电限幅、新能源场站一次调频时间常数、新能源场站频率调节系数、新能源限幅、直流一次调频时间常数、直流频率调节系数、直流限幅以及扰动点频率与惯量中心频率比值，并且根据同步电网中各个电源的比例系数以及系统调频需求计算参数，构建系统频率响应模型的操作，包括：
根据同步电网中各个电源的比例系数、系统调频需求计算参数、火电占比调节变量、水电占比调节变量、新能源占比调节变量以及直流占比调节变量，构建系统频率响应模型。
可选地，根据系统频率响应模型，计算系统最小一次调频需求的操作，包括：
通过迭代修正方法，逐渐增加系统频率响应模型中的火电占比调节变量、水电占比调节变量、新能源占比调节变量以及直流占比调节变量，在满足预先设置的条件的情况下，确定系统最小一次调频需求。
从而，通过实时评估系统最小一次调频需求的功能，电网调度可以掌握实时运行系统的一次调频安全裕度。并且通过建立含多类型调频资源的系统频率响应模型，提出了利用评估模型兼顾考虑频率安全约束条件的系统最小一次调频需求评估方法，结合系统实际的一次调频能力评估，可实时掌握系统的一次调频安全裕度。
步骤103，根据系统一次频率调节能力以及系统最小一次调频需求，评估同步电网的系统一次调频安全裕度，其中系统一次调频安全裕度用于评估同步电网的频率稳定风险。
可选地，根据系统一次频率调节能力以及系统最小一次调频需求，评估同步电网的系统一次调频裕度的操作，包括：
在系统一次频率调节能力大于系统最小一次调频需求的情况下，确定系统一次调频裕度安全；
在系统一次频率调节能力小于等于系统最小一次调频需求的情况下，确定系统一次调频裕度不安全。
具体地，参考图2所示，系统一次调频安全裕度评估方法包括以下步骤：
第一步，系统一次调频能力计算。
采集电网中的水电、火电、新能源及直流等不同类型电源通过PMU上传的信息，计算电网的一次调频能力。即利用电网中电源实时运行数据和电力系统模型及参数数据中的电源一次调频参数、直流FC参数计算电网的系统一次调频能力。系统一次调频计算公式如下：
Figure 582540DEST_PATH_IMAGE006
式中，ΔP sys 为系统一次调频调节能力，ΔP hi 为第i台水电机组一次调频调节能力，ΔP si 为第i台火电机组一次调频调节能力，ΔP wi 为第i个新能源场站一次调频调节能力，Δ P dci 为第i个直流一次调频调节能力，x为电网中的水电机组开机台数，y为电网中的火电机组开机台数，m为电网中并网的新能源场站数，n为电网直流个数。
第二步，构建含多类型调频资源的系统频率响应模型。
构建含多类型频率调节资源的系统频率响应模型，模型传递函数如图3所示，其参数通过获取的电源运行数据以及电力系统模型参数数据聚合获得。模型考虑了系统惯量、静态负荷频率调节，水、火电一次调频特性和电力电子电源频率调节特性。具体利用电网实时运行方式数据经统计可得到K s 、K h 、K w 、K dc 。利用电力系统模型及参数数据中的发电机模型参数、一次调频模型参数、直流FC模型参数、负荷模型参数，通过聚合可得到H、D、ΔP d 、T R、F H 、K p、K p2、R s、T w、R h、T w、R w、T dc、R dc、f limit_s、f limit_h、f limit_w、f limit_dc。K 1 、K 2 、α采用典型参数。
图3中各参数含义如下：H为系统等效惯性常数，D为系统负荷频率系数；ΔP d 为扰动功率；T R 为火电再热器时间常数，F H 为高压缸比例，R s 为火电机组调差，K s为火电占比；T w 为水锤时间常数，R h 为水电机组调差系数，K h 为水电占比；T w 为新能源场站一次调频时间常数；R w 为新能源场站频率调节系数，K w 为新能源占比；T dc 为直流一次调频时间常数；R dc 为直流频率调节系数，K dc 为直流占比，α为扰动点频率与惯量中心频率比值；K c1 、K c2 、K c3 、K c4 为占比调节变量。
第三步，系统最小一次调频需求计算
将系统频率响应模型中的K c1 -K c4 初值为0，通过迭代修正方法逐渐增加系统频率响应模型中的K c1 -K c4 的值，且满足如下条件：
K c1 +K c2 +K c3 +K c4 <1，K c1 ≤K s ，K c2 ≤K h ，K c3 ≤K w ，K c4 ≤K dc
计算模型输出的频率曲线Δf k ，当频率最大偏差值到达约束条件时，其中约束条件通常为系统低频减载动作值或高频切机动作值，此时临界工况下即为系统最小一次调频需求：
Figure 243328DEST_PATH_IMAGE008
第四步，系统一次调频裕度评估与预警
根据系统一次调频调节能力和系统最小一次调频需求的结果评估系统一次调频安全裕度。如下：
当
Figure 995384DEST_PATH_IMAGE010
时，说明系统一次调频能力充足，当前电网状态若发生大功率扰动，频率最大偏差不会越限，裕度不足；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE012
时，则说明系统一次调频能力不足，当前电网状态若发生大功率扰动，频率最大偏差将会越限，模块给出预警并提示增开机组等措施确保一次调频能力具有充足裕度。
本申提供的请系统一次调频安全裕度评估方法，可实现电网一次调频安全裕度的在线实时评估。可进行系统一次调频能力与系统最小一次调频需求进行实时对比，显示系统一次调频安全裕度并在系统一次调频调节能力不足时给出预警提示，辅助电网预判频率稳定风险。
从而，本申请通过建立含多类型调频资源的系统频率响应模型，提出了利用评估模型兼顾考虑频率安全约束条件的系统最小一次调频需求评估方法，结合系统实际的一次调频能力评估，可实时掌握系统的一次调频安全裕度。
示例性装置
图4是本发明一示例性实施例提供的同步电网电力系统一次调频安全裕度评估装置的结构示意图。如图4所示，装置400包括：
第一计算模块410，用于根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统一次频率调节能力；
第二计算模块420，用于根据同步电网的电网实时运行方式数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统最小一次调频需求；
评估模块430，用于根据系统一次频率调节能力以及系统最小一次调频需求，评估同步电网的系统一次调频安全裕度，其中系统一次调频安全裕度用于评估同步电网的频率稳定风险。
可选地，根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算同步电网的系统一次频率调节能力的公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
其中，ΔP sys 为系统一次调频调节能力，ΔP hi 为第i台水电机组一次调频调节能力，ΔP si 为第i台火电机组一次调频调节能力，ΔP wi 为第i个新能源场站一次调频调节能力，Δ P dci 为第i个直流一次调频调节能力，x为电网中的水电机组开机台数，y为电网中的火电机组开机台数，m为电网中并网的新能源场站数，n为电网直流个数。
可选地，第二计算模块420，包括：
第一确定子模块，用于统计电网实时运行方式数据，确定同步电网中各个电源的比例系数；
第二确定子模块，用于聚合电力系统模型参数数据中的发电机模型参数、一次调频模型参数、直流FC模型参数、负荷模型参数，确定系统调频需求计算参数；
构建子模块，用于根据同步电网中各个电源的比例系数以及系统调频需求计算参数，构建系统频率响应模型；
计算子模块，用于根据系统频率响应模型，计算系统最小一次调频需求。
可选地，同步电网中各个电源的比例系数包括火电占比、水电占比、新能源占比以及直流占比，系统调频需求计算参数包括系统等效惯性常数、系统负荷频率系数、扰动功率、负荷电压修正系数、比例系数、负荷控制前馈系数、火电机组调差、火电限幅、水锤时间常数、水电调差系数、水电限幅、新能源场站一次调频时间常数、新能源场站频率调节系数、新能源限幅、直流一次调频时间常数、直流频率调节系数、直流限幅以及扰动点频率与惯量中心频率比值，并且构建子模块，包括：
构建单元，用于根据同步电网中各个电源的比例系数、系统调频需求计算参数、火电占比调节变量、水电占比调节变量、新能源占比调节变量以及直流占比调节变量，构建系统频率响应模型。
可选地，计算子模块，包括：
确定单元，用于通过迭代修正方法，逐渐增加系统频率响应模型中的火电占比调节变量、水电占比调节变量、新能源占比调节变量以及直流占比调节变量，在满足预先设置的条件的情况下，确定系统最小一次调频需求。
可选地，评估模块430，包括：
第三确定子模块，用于在系统一次频率调节能力大于系统最小一次调频需求的情况下，确定系统一次调频裕度安全；
第四确定子模块，用于在系统一次频率调节能力小于等于系统最小一次调频需求的情况下，确定系统一次调频裕度不安全。
示例性电子设备
图5是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。如图5所示，电子设备50包括一个或多个处理器51和存储器52。
处理器51可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。
存储器52可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器51可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本发明的各个实施例的软件程序的方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置53和输出装置54，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构（未示出）互连。
此外，该输入装置53还可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置54可以向外部输出各种信息。该输出装置54可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图5中仅示出了该电子设备中与本发明有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。
示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质
除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本发明的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的对历史变更记录进行信息挖掘的方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、系统或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明中涉及的器件、系统、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、系统、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
还需要指出的是，在本发明的系统、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (6)

1.一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法，其特征在于，包括：
根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算所述同步电网的系统一次频率调节能力；
根据所述同步电网的电网实时运行方式数据以及所述电力系统模型参数数据，计算所述同步电网的系统最小一次调频需求，包括：
统计所述电网实时运行方式数据，确定所述同步电网中各个电源的比例系数；
聚合所述电力系统模型参数数据中的发电机模型参数、一次调频模型参数、直流FC模型参数、负荷模型参数，确定系统调频需求计算参数；
根据所述同步电网中各个电源的比例系数、所述系统调频需求计算参数、火电占比调节变量、水电占比调节变量、新能源占比调节变量以及直流占比调节变量，构建系统频率响应模型，其中
所述同步电网中各个电源的比例系数包括火电占比、水电占比、新能源占比以及直流占比，所述系统调频需求计算参数包括系统等效惯性常数、系统负荷频率系数、扰动功率、负荷电压修正系数、比例系数、负荷控制前馈系数、火电机组调差、火电限幅、水锤时间常数、水电调差系数、水电限幅、新能源场站一次调频时间常数、新能源场站频率调节系数、新能源限幅、直流一次调频时间常数、直流频率调节系数、直流限幅以及扰动点频率与惯量中心频率比值；
通过迭代修正方法，逐渐增加所述系统频率响应模型中的所述火电占比调节变量、所述水电占比调节变量、所述新能源占比调节变量以及所述直流占比调节变量，在满足预先设置的条件的情况下，确定所述系统最小一次调频需求；
根据所述系统一次频率调节能力以及所述系统最小一次调频需求，评估所述同步电网的系统一次调频安全裕度，其中所述系统一次调频安全裕度用于评估所述同步电网的频率稳定风险。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算所述同步电网的系统一次频率调节能力的公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，ΔP sys 为系统一次调频调节能力，ΔP hi 为第i台水电机组一次调频调节能力，ΔP si 为第i台火电机组一次调频调节能力，ΔP wi 为第i个新能源场站一次调频调节能力，ΔP dci 为第i个直流一次调频调节能力，x为电网中的水电机组开机台数，y为电网中的火电机组开机台数，m为电网中并网的新能源场站数，n为电网直流个数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述系统一次频率调节能力以及所述系统最小一次调频需求，评估所述同步电网的系统一次调频裕度的操作，包括：
在所述系统一次频率调节能力大于所述系统最小一次调频需求的情况下，确定所述系统一次调频裕度安全；
在所述系统一次频率调节能力小于等于所述系统最小一次调频需求的情况下，确定所述系统一次调频裕度不安全。
4.一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于根据采集的同步电网中的电源运行数据以及电力系统模型参数数据，计算所述同步电网的系统一次频率调节能力；
第二计算模块，用于根据所述同步电网的电网实时运行方式数据以及所述电力系统模型参数数据，计算所述同步电网的系统最小一次调频需求，包括：
统计所述电网实时运行方式数据，确定所述同步电网中各个电源的比例系数；
聚合所述电力系统模型参数数据中的发电机模型参数、一次调频模型参数、直流FC模型参数、负荷模型参数，确定系统调频需求计算参数；
根据所述同步电网中各个电源的比例系数、所述系统调频需求计算参数、火电占比调节变量、水电占比调节变量、新能源占比调节变量以及直流占比调节变量，构建系统频率响应模型，其中
所述同步电网中各个电源的比例系数包括火电占比、水电占比、新能源占比以及直流占比，所述系统调频需求计算参数包括系统等效惯性常数、系统负荷频率系数、扰动功率、负荷电压修正系数、比例系数、负荷控制前馈系数、火电机组调差、火电限幅、水锤时间常数、水电调差系数、水电限幅、新能源场站一次调频时间常数、新能源场站频率调节系数、新能源限幅、直流一次调频时间常数、直流频率调节系数、直流限幅以及扰动点频率与惯量中心频率比值；
通过迭代修正方法，逐渐增加所述系统频率响应模型中的所述火电占比调节变量、所述水电占比调节变量、所述新能源占比调节变量以及所述直流占比调节变量，在满足预先设置的条件的情况下，确定所述系统最小一次调频需求；
评估模块，用于根据所述系统一次频率调节能力以及所述系统最小一次调频需求，评估所述同步电网的系统一次调频安全裕度，其中所述系统一次调频安全裕度用于评估所述同步电网的频率稳定风险。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-3任一所述的方法。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-3任一所述的方法。
CN202211169299.4A 2022-09-26 2022-09-26 一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置 Active CN115276040B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211169299.4A CN115276040B (zh) 2022-09-26 2022-09-26 一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211169299.4A CN115276040B (zh) 2022-09-26 2022-09-26 一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115276040A CN115276040A (zh) 2022-11-01
CN115276040B true CN115276040B (zh) 2022-12-13

Family

ID=83757257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211169299.4A Active CN115276040B (zh) 2022-09-26 2022-09-26 一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115276040B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7508224B2 (en) * 2006-04-07 2009-03-24 Michael Lamar Williams Method for measuring stability margin at a node of a polyphase power grid
CN104199302B (zh) * 2014-08-29 2017-01-25 国家电网公司 一种抽水蓄能机组调速系统建模系统及方法
CN108631301B (zh) * 2018-05-11 2020-04-14 大连理工大学 一种考虑多种快速频率响应资源的安全裕度划分方法
CN111431175B (zh) * 2020-04-17 2021-07-16 武汉大学 一种源荷分布式协调的特高压直流受端电网频率调节方法
CN111900743B (zh) * 2020-07-28 2021-11-16 南京东博智慧能源研究院有限公司 一种风电调频潜力预测误差分布估计方法
CN114123182B (zh) * 2021-11-24 2023-07-18 华能威宁风力发电有限公司 一种风电场频率安全评估及预警方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115276040A (zh) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Risk-based locational marginal pricing and congestion management
CN109617134B (zh) 计及不确定量预测误差时空相关性的鲁棒机组组合方法
Alves et al. Continuation fast decoupled power flow with secant predictor
Kiani et al. Wholesale energy market in a smart grid: Dynamic modeling and stability
CN107706915A (zh) 一种解决分散谐波源主动配电网谐波的全局优化治理方法
CN107730076B (zh) 一种区域配电网设备综合利用效率分析方法
Hartmann et al. Methodologies for storage size determination for the integration of wind power
Roald et al. Optimal power flow with wind power control and limited expected risk of overloads
Perninge et al. A stochastic control approach to manage operational risk in power systems
Razmi et al. Steady state voltage stability with AVR voltage constraints
CN115842333A (zh) 一种分布式电源集群短期联合优化调度方法及系统
US20180198277A1 (en) Methods And Systems For A Renewable Electricity System
CN115276040B (zh) 一种同步电网电力系统一次调频安全裕度评估方法及装置
Xie et al. Integration of intermittent resources with price-responsive loads
WO2024060413A1 (zh) 虚拟电厂可调容量构建方法、装置、电子设备、存储介质、程序、及程序产品
US20180197252A1 (en) Methods And Systems For A Renewable Electricity System
US11783435B2 (en) Power grid resource allocation
CN113872256A (zh) 基于光伏并网装置无功补偿的台区电压治理方法和装置
CN114841394A (zh) 基于约束优化的区域电网新能源出力极值求取方法和系统
Roald et al. Chance constrained optimal power flow with curtailment and reserves from wind power plants
CN115085290B (zh) 一种新能源最大接入容量的确定方法、装置及介质
CN113394815B (zh) 电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法、装置及设备
Swaminathan et al. Short-term active distribution network operation with convex formulations of power flow
CN117077980B (zh) 碳排放调度方法、装置和电子设备
CN117117904B (zh) 调频贡献评估方法、装置和电子设备

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