CN116526583B - 一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质 - Google Patents

一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN116526583B
CN116526583B CN202310804101.3A CN202310804101A CN116526583B CN 116526583 B CN116526583 B CN 116526583B CN 202310804101 A CN202310804101 A CN 202310804101A CN 116526583 B CN116526583 B CN 116526583B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fault
photo
equivalent
time
generator
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
CN202310804101.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116526583A (zh
Inventor
朱卫国
杨璇
牛聪
王飞航
王辉
王特
刘涛
姜生
韩薇
徐文悦
朱岫柠
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.)
State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
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 State Grid Beijing Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Priority to CN202310804101.3A priority Critical patent/CN116526583B/zh
Publication of CN116526583A publication Critical patent/CN116526583A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116526583B publication Critical patent/CN116526583B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • 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
    • G06Q10/0637—Strategic management or analysis, e.g. setting a goal or target of an organisation; Planning actions based on goals; Analysis or evaluation of effectiveness of goals
    • 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—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • 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
    • H02J3/001—Methods to deal with contingencies, e.g. abnormalities, faults or failures
    • 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
    • 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
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • 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
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • 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)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明属于配电网规划技术领域，具体公开了一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质，本发明获取各项参数，设定预期的短路故障后的极限切除时间、故障类型及故障点，计算故障前、故障中及故障后风机的等效负阻抗及功角特性方程，将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统，计算故障极限切除角极限切除时间，判断极限切除时间与预期的短路故障后的极限切除时间大小关系，计算最小装机容量；解决了含高比例风电的送端系统配置多少装机容量的光热能够支撑系统稳定性问题，从电网暂态稳定性出发考虑满足稳定性需求的光热发电最小装机容量，为含高比例风电系统光热最小装机容量配置提供参考。

Description

一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明属于配电网规划技术领域，具体涉及一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质。
背景技术
电网风电渗透率的逐年提高，常规火电机组不断减少。又由于以双馈式风力发电机为代表的风机近乎零的低转动惯量特性，将会导致整个系统的转动惯量在能源结构变化的过程中大幅度降低，进而引起送端电网的同步稳定性问题，给含高比例风电系统送端电网安全稳定运行带来极大挑战；另一方面，太阳能光热发电作为可再生能源发电的一种新形式，具有优异的转动惯量支撑特性，可有效支撑送端电网同步稳定性，成为能够代替火电机组支撑电网稳定性的重要电源。而对于仅含风电及光热的送端系统，配置多少容量的光热机组装机能够充分满足送端电网稳定性对于转动惯量的需求是需要探究的关键问题。
在光热机组最小装机容量配置过程中既要满足送端电网稳定性对于转动惯量的需求又要满足经济性约束。若最小装机容量不足导致系统转动惯量缺乏则不能起到支持电网暂态稳定性的作用，造成暂态失稳的恶劣情况发生。若大量配置光热机组装机容量则不满足经济性要求，因此，如何确定一个最优的光热机组最小装机容量以满足电网稳定性对于转动惯量的需求具有十分重要的意义。
目前并未有研究开展关于系统的光热最小装机容量配置方法，现有研究多集中于以新能源利用率最大为目标配置光热发电容量，未有从电网暂态稳定性出发考虑满足稳定性需求的光热发电最小装机容量问题，可能造成暂态失稳的恶劣故障发生。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质，以解决现有技术中未有从电网暂态稳定性出发考虑满足稳定性需求的光热发电最小装机容量，可能造成暂态失稳的恶劣故障发生的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供一种光热最小装机容量配置方法，包括：
S1：获取多组光热机组参数，按容量从大到小依次排列，设定预期的短路故障后的极限切除时间；
S2：获取多机系统网络参数及状态参数，设定故障类型及故障点；
S3：计算故障前、故障中及故障后风机等效负阻抗；
S4：将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统；
S5：计算光热发电机故障前、故障中及故障后功角特性方程；
S6：利用扩展等面积定则计算故障极限切除角及极限切除时间；
S7：判断极限切除时间是否大于预期的短路故障后的极限切除时间T，若小于T则重新获取下一组光热机组容量，重复步骤S1至步骤S6，若大于T则进行下一步骤；
计算光热机组惯量及最小装机容量。
进一步的，所述步骤S1具体包括：
S11：获取多组光热机组参数，包括额定容量、额定电压/>，对应的惯性时间常数、功率因数/>、暂态电抗/>、负序电抗/>；
S12：将每一组光热数据记为[，/>，/>，/>，/>，/>]，并按容量从大到小排列；
S13：设定预期的短路故障后的极限切除时间T；
所述步骤S2具体包括：
S21：获取系统网络参数及状态参数，具体包括：网络各元件阻抗、各节点电压、故障瞬间风电出力；
S22：依据电网安全稳定需求设定故障类型为三相短路模式，故障点为风电机组并网母线；故障起始时间记为。
进一步的，所述步骤S3具体包括：
计算故障前、故障中及故障后风机等效负阻抗，计算公式为：
其中：为暂态期间风电等效电阻；/>为暂态期间风电等效电抗；r与x分别表明电阻和电抗，分别构成阻抗中的实部与虚部（为电路定义）；/>为风力发电机内电势与端电压间的等效暂态电抗；/>为双馈风电机机端电压；/>为双馈风电机等效内电势；/>为转差率；/>为双馈风电机等效功角；/>为双馈风电机输出有功功率；/>为双馈风电机输出无功功率；/>、/>为故障前风机等效负阻抗，/>、/>为故障后风机等效负阻抗，/>、/>为故障中风机等效负阻抗，均采用上式计算方法。
进一步的，所述步骤S4具体包括：
S41：定义受扰严重机群为S机群，余下集群为A机群；
S42：将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统，等效转子运动方程计算公式为：
其中：为发电机惯性时间常数；/>为总发电机惯性时间常数；/>为A机群发电机惯性时间常数；/>为S机群发电机惯性时间常数；/>为风机转子角速度；/>为单机无穷大系统等值转子角；/>为S机群发电机等值转子角；/>为A机群发电机等值转子角；/>为单机无穷大系统等值机械功率；/>为单机无穷大系统等值电磁功率；/>为单机无穷大系统等值转子角的二阶导；/>为S机群发电机等值转子角的二阶导；/>为A机群发电机等值转子角的二阶导；/>为第i台机组的机械功率；/>为第j台机组的机械功率；/>为第i台机组的电磁功率；/>为第k台机组的电磁功率；
S43：绘制含风电接入的单机无穷大系统等值电路图。
进一步的，所述步骤S5具体包括：
S51：计算单机无穷大系统等值电路图中相应等值电抗和/>；
S52：计算光热发电机短路故障前及故障切除较长时间后的功角特性方程，计算公式为：
其中：为光热接入点到短路点的等值电抗；/>为短路点到无穷大节点的等值电抗；/>为光热发电机内电势；/>为无穷大母线侧电压；/>为光热发电机转子角；/>为光热发电机输入阻抗；/>为光热发电机与无穷大母线间的转移阻抗；/>为输入阻抗/>阻抗角的余角；/>为转移阻抗/>阻抗角的余角；
S53：计算光热发电机短路故障期间及故障切除后较短时间内的功角特性方程，计算公式为：
其中：为短路故障下的附加电抗。
进一步的，所述步骤S6具体包括：
S61：利用等面积定则计算故障极限切除角，计算公式为：
其中：为短路发生t=0s时刻的功角大小；/>为极限切除角；/>为光热发电机机械功率；/>为短路后的发电机电磁功率；/>为故障切除后的发电机电磁功率；
S62：利用改进欧拉法求各时刻对应的转子角，首先设置迭代步长，当/>大于极限切除角/>时停止计算；包括预估迭代环节与校正环节，计算公式为：
初值：
预估迭代：
校正：
其中：n为迭代次数，表示t时刻的转子角，/>为/>时刻的第n+1次迭代下的转子角，/>表示t时刻的转子角速度与同步速之差，/>为/>时刻第n+1次迭代下的转子角速度与同步速之差对时间的导数，/>为t时刻转子角对时间的导数，/>为/>时刻第n+1次迭代下转子角对时间的导数，/>为t时刻转子角速度与同步速之差对时间的导数，/>为/>时刻第n+1次迭代下转子角速度与同步速之差对时间的导数；
S63：基于以上数据，利用线性插值法计算故障极限切除角对应的极限切除时间。
进一步的，所述步骤S7具体包括：
判断极限切除时间是否大于预期的短路故障后的极限切除时间T，若小于T则重新获取下一组光热机组容量，重复步骤S1至步骤S6，若大于T则进行下一步骤；
计算光热机组惯量及最小装机容量，计算公式为：
其中：为光热发电机转动惯量；/>为光热机组额定容量；/>为惯性时间常数；/>为额定转速；/>为最小装机容量。
第二方面，本发明提供一种光热最小装机容量配置系统，包括：
光热机组参数获取模块，用于获取多组光热机组参数，按容量从大到小依次排列，设定预期的短路故障后的极限切除时间；
多机系统参数获取及故障设定模块，用于获取多机系统网络参数及状态参数，设定故障类型及故障点；
风机等效负阻抗计算模块，用于计算故障前、故障中及故障后风机等效负阻抗；
单机无穷大系统等值计算模块，用于将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统；
功角特性方程计算模块，用于计算光热发电机故障前、故障中及故障后功角特性方程；
故障极限切除角及极限切除时间计算模块，用于利用扩展等面积定则计算故障极限切除角及极限切除时间；
判断及最小装机容量计算模块，用于判断极限切除时间是否大于预期的短路故障后的极限切除时间，若小于则重新获取下一组光热机组容量，重复上述步骤，若大于则进行下一步骤；并计算光热机组惯量及最小装机容量。
第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述中任一项所述的一种光热最小装机容量配置方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的一种光热最小装机容量配置方法。
本发明至少具有以下有益效果：
本发明获取各项参数，设定预期的短路故障后的极限切除时间、故障类型及故障点，计算故障前、故障中及故障后风机的等效负阻抗及功角特性方程，将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统，计算故障极限切除角极限切除时间，判断极限切除时间与预期的短路故障后的极限切除时间大小关系，计算最小装机容量；解决了含高比例风电的送端系统配置多少装机容量的光热能够支撑系统稳定性问题，从电网暂态稳定性出发考虑满足稳定性需求的光热发电最小装机容量，为含高比例风电系统光热最小装机容量配置提供参考。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为一种光热最小装机容量配置方法流程示意图；
图2为含风电接入的单机无穷大系统等值电路图；
图3为原系统接线图；
图4为单机无穷大系统等值电路图；
图5为一种光热最小装机容量配置系统模块示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
实施例1
如图1所示，一种光热最小装机容量配置方法，包括：
S1：获取多组光热机组参数，按容量从大到小依次排列，设定预期的短路故障后的极限切除时间；
S11：获取多组光热机组参数，包括额定容量、额定电压/>，其对应的惯性时间常数/>、功率因数/>、暂态电抗/>、负序电抗/>；
S12：将每一组光热数据记为[，/>，/>，/>，/>，/>]，并按容量从大到小排列；
S13：设定预期的短路故障后的极限切除时间T。
S2：获取含光热及风电的多机系统网络参数及状态参数，设定故障类型及故障点；
S21：获取多机系统网络参数及状态参数，具体包括：网络各元件阻抗、各节点电压、故障瞬间风电出力；
S22：依据电网安全稳定需求设定故障类型为最严重情况，即三相短路模式，故障点为风电机组并网母线；故障起始时间记为。
S3：计算故障前、故障中及故障后风机等效负阻抗，计算公式为：
其中：为暂态期间风电等效电阻；/>为暂态期间风电等效电抗；r与x分别构成阻抗中的实部与虚部（为电路定义）；/>为风力发电机内电势与端电压间的等效暂态电抗；/>为双馈风电机机端电压；/>为双馈风电机等效内电势；/>为转差率；/>为双馈风电机等效功角；/>为双馈风电机输出有功功率；/>为双馈风电机输出无功功率；/>、/>为故障前风机等效负阻抗，/>、/>为故障中风机等效负阻抗，/>、/>为故障后风机等效负阻抗，均采用上式计算方法，带入数据分别为故障前、中、后时刻下的电压、有功功率、无功功率、功角等（例如/>、、/>等），由于公式结构相同，故不再一一赘述。
S4：将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统；
S41：定义受扰严重机群为S机群，余下集群为A机群；
S42：将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统，等效转子运动方程计算公式为：
其中：为发电机惯性时间常数；/>为总发电机惯性时间常数；/>为A机群发电机惯性时间常数；/>为S机群发电机惯性时间常数；/>为风机转子角速度；/>为单机无穷大系统等值转子角；/>为S机群发电机等值转子角；/>为A机群发电机等值转子角；/>为单机无穷大系统等值机械功率；/>为单机无穷大系统等值电磁功率；/>为单机无穷大系统等值转子角的二阶导；/>为S机群发电机等值转子角的二阶导；/>为A机群发电机等值转子角的二阶导；/>为第i台机组的机械功率；/>为第j台机组的机械功率；/>为第i台机组的电磁功率；/>为第k台机组的电磁功率。
S43：绘制含风电接入的单机无穷大系统等值电路图，如图2所示。
S5：计算光热发电机故障前、故障中及故障后功角特性方程；
S51：计算图2中相应等值电抗和/>；
S52：计算光热发电机短路故障前及故障切除较长时间后的功角特性方程，计算公式为：
其中：为光热接入点到短路点的等值电抗；/>为短路点到无穷大节点的等值电抗；/>为光热发电机内电势；/>为无穷大母线侧电压；/>为光热发电机转子角；/>为光热发电机输入阻抗；/>为光热发电机与无穷大母线间的转移阻抗；/>为输入阻抗/>阻抗角的余角；/>为转移阻抗/>阻抗角的余角；j为虚部（为电路定义）。
S53：计算光热发电机短路故障期间及故障切除后较短时间内的功角特性方程，计算公式为：
其中：为短路故障下的附加电抗。
S6：利用扩展等面积定则计算故障极限切除角及极限切除时间；
S61：利用等面积定则计算故障极限切除角，计算公式为：
其中：为短路发生t=0s时刻的功角大小；/>为极限切除角；/>为光热发电机机械功率；/>为短路后的发电机电磁功率；/>为故障切除后的发电机电磁功率。
S62：利用改进欧拉法求各时刻对应的转子角，首先设置迭代步长，当/>大于极限切除角/>时停止计算。其中包括预估迭代环节与校正环节，计算公式为：
初值：
预估迭代：
校正：
其中：n为迭代次数，表示t时刻的转子角，/>为/>时刻的第n+1次迭代下的转子角，/>表示t时刻的转子角速度与同步速之差，/>为/>时刻第n+1次迭代下的转子角速度与同步速之差对时间的导数，/>为t时刻转子角对时间的导数，/>为/>时刻第n+1次迭代下转子角对时间的导数，/>为t时刻转子角速度与同步速之差对时间的导数，/>为/>时刻第n+1次迭代下转子角速度与同步速之差对时间的导数。
S63：基于以上数据，利用线性插值法计算故障极限切除角对应的极限切除时间。
S7：判断极限切除时间是否大于预期的短路故障后的极限切除时间T，若小于T则重新获取下一组光热机组容量，重复步骤S1至步骤S6，若大于T则进行下一步骤；
计算光热机组惯量及最小装机容量。
计算公式为：
其中：为光热发电机转动惯量；/>为光热机组额定容量；/>为惯性时间常数；/>为额定转速；/>为最小装机容量。
实施例2
图3为系统接线图，以此为例，其中变压器T1额定容量，额定电压为10.5kV/242kV，短路电压/>；变压器T2额定容量/>，额定电压为220kV/121kV，短路电压/>；变压器T3额定容量/>，额定电压10.5kV/242kV，短路电压/>；电力线路长为l=230km，单位长度的正、负序电抗为0.42Ω/km，单位长度的零序电抗是正序电抗的四倍；输送到末端的有功功率/>，功率因数为0.98；末端电压为115kV=定值。以此为例，本发明提供的一种光热最小装机容量配置方法包括：
S1：获取多组光热机组额定容量及其对应的惯性时间常数/>等相关参数，按容量从大到小依次排列，设定预期的短路故障后的极限切除时间T。
取一组光热机组参数，其额定容量=100MVA、其对应的惯性时间常数/>=6S、功率因数/>=0.8、额定电压/>=10.5kV、暂态电抗/>=0.3、负序电抗/>=0.44,记为[100,10.5,6,0.8,0.3,0.44]；设定极限切除时间T=0.02s。
S2：获取多机系统网络参数及状态参数，设定故障类型及故障点。
取基准电压=220MVA，/>=209kV（T2高压侧电压），设置故障类类型为三相短路，故障点为一回线路出口母线侧，计算得到系统归算到基准值下的网络参数及状态参数，如下表所示：
表1 系统网络参数及状态参数表
S3：计算暂态期间风电等效的负阻抗及故障前和故障切除后较短时间的等效负电阻；
依据风机故障瞬间功率为0.8+j0.6及风机并网电压1.025计算风机各时段等效负阻抗如下表所示：
表2 风机各时段等效阻抗值
S4：将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统；
将系统等值为单机无穷大系统后的等值电路图如附图四所示，经计算得到单机等效转子运动方程为：
S5：计算光热发电机功角特性方程；
依据表一中系统的网络参数可以计算得三相短路故障前、故障期间及故障切除后较短时间内相应的电抗、/>以及，如下表所示：
表3 各时段线路等效电抗及发电机功角特性方程
从上表可以看出，风机接入后发电机的功角特性曲线下移，验证了风机的接入不利于系统的暂态稳定性的结论。
S6：利用扩展等面积定则计算故障极限切除角及极限切除时间；
经计算得到极限切除角=62.7°，设置迭代步长/>=0.05s，通过改进欧拉法得到各时刻下对应的转子角及转子相对角速度如下表所示：
表4 时刻下对应的转子角及转子相对角速度
用线性插值法可算得=62.7°对应的极限切除时间/>=0.213s。
S7：判断是否大于T，若小于T则重新获取下一组光热机组容量，重复步骤S1至S7，若大于T则进行下一步骤；
=0.213s＞T=0.2s，略大于所要求的极限切除时间，可以进行下一步骤。
计算光热机组惯量及最小装机容量。
计算得到转动惯量=18.24t·m²，光热最小装机容量为100MVA。由以上数据可知，在220MVA的风电并网的情况下，至少需要100MVA的光热机组最小装机容量，为系统提供18.24t·m²的转动惯量才能满足系统的稳定性要求。
实施例3
如图5所示为一种光热最小装机容量配置系统，包括：
光热机组参数获取模块，用于获取多组光热机组参数，按容量从大到小依次排列，设定预期的短路故障后的极限切除时间；
多机系统参数获取及故障设定模块，用于获取多机系统网络参数及状态参数，设定故障类型及故障点；
风机等效负阻抗计算模块，用于计算故障前、故障中及故障后风机等效负阻抗；
单机无穷大系统等值计算模块，用于将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统；
功角特性方程计算模块，用于计算光热发电机故障前、故障中及故障后功角特性方程；
故障极限切除角及极限切除时间计算模块，用于利用扩展等面积定则计算故障极限切除角及极限切除时间；
判断及最小装机容量计算模块，用于判断极限切除时间是否大于预期的短路故障后的极限切除时间，若小于则重新获取下一组光热机组容量，重复上述步骤，若大于则进行下一步骤；并计算光热机组惯量及最小装机容量。
实施例4
本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例1所述的一种光热最小装机容量配置方法。
实施例5
本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述的一种光热最小装机容量配置方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光热最小装机容量配置方法，其特征在于，包括：
S1：获取多组光热机组参数，按容量从大到小依次排列，设定预期的短路故障后的极限切除时间；
S2：获取多机系统网络参数及状态参数，设定故障类型及故障点；
S3：计算故障前、故障中及故障后风机等效负阻抗；
S4：将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统；
S5：计算光热发电机故障前、故障中及故障后功角特性方程；
S6：利用扩展等面积定则计算故障极限切除角及极限切除时间；
S7：判断极限切除时间是否大于预期的短路故障后的极限切除时间T，若小于T则重新获取下一组光热机组容量，重复步骤S1至步骤S6，若大于T则进行下一步骤；
计算光热机组惯量及最小装机容量；
所述步骤S1具体包括：
S11：获取多组光热机组参数，包括额定容量、额定电压/>，对应的惯性时间常数/>、功率因数/>、暂态电抗/>、负序电抗/>；
S12：将每一组光热数据记为[，/>，/>，/>，/>，/>]，并按容量从大到小排列；
S13：设定预期的短路故障后的极限切除时间T；
所述步骤S2具体包括：
S21：获取系统网络参数及状态参数，具体包括：网络各元件阻抗、各节点电压、故障瞬间风电出力；
S22：依据电网安全稳定需求设定故障类型为三相短路模式，故障点为风电机组并网母线；故障起始时间记为；
所述步骤S3具体包括：
计算故障前、故障中及故障后风机等效负阻抗，计算公式为：
其中：为暂态期间风电等效电阻；/>为暂态期间风电等效电抗；/>为风力发电机内电势与端电压间的等效暂态电抗；/>为双馈风电机机端电压；/>为双馈风电机等效内电势；/>为转差率；/>为双馈风电机等效功角；/>为双馈风电机输出有功功率；/>为双馈风电机输出无功功率；/>、/>为故障前风机等效负阻抗，/>、/>为故障后风机等效负阻抗，/>、为故障中风机等效负阻抗，均采用上式计算方法；
所述步骤S4具体包括：
S41：定义受扰严重机群为S机群，余下集群为A机群；
S42：将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统，等效转子运动方程计算公式为：
其中：为发电机惯性时间常数；/>为总发电机惯性时间常数；/>为A机群发电机惯性时间常数；/>为S机群发电机惯性时间常数；/>为风机转子角速度；/>为单机无穷大系统等值转子角；/>为S机群发电机等值转子角；/>为A机群发电机等值转子角；/>为单机无穷大系统等值机械功率；/>为单机无穷大系统等值电磁功率；/>为单机无穷大系统等值转子角的二阶导；/>为S机群发电机等值转子角的二阶导；/>为A机群发电机等值转子角的二阶导；/>为第i台机组的机械功率；/>为第j台机组的机械功率；/>为第i台机组的电磁功率；/>为第k台机组的电磁功率；
S43：绘制含风电接入的单机无穷大系统等值电路图。
2.根据权利要求1所述的一种光热最小装机容量配置方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
S51：计算单机无穷大系统等值电路图中相应等值电抗和/>；
S52：计算光热发电机短路故障前及故障切除较长时间后的功角特性方程，计算公式为：
其中：为光热接入点到短路点的等值电抗；/>为短路点到无穷大节点的等值电抗；为光热发电机内电势；/>为无穷大母线侧电压；/>为光热发电机转子角；/>为光热发电机输入阻抗；/>为光热发电机与无穷大母线间的转移阻抗；/>为输入阻抗/>阻抗角的余角；/>为转移阻抗/>阻抗角的余角；
S53：计算光热发电机短路故障期间及故障切除后较短时间内的功角特性方程，计算公式为：
其中：为短路故障下的附加电抗。
3.根据权利要求2所述的一种光热最小装机容量配置方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：
S61：利用等面积定则计算故障极限切除角，计算公式为：
其中：为短路发生t=0s时刻的功角大小；/>为极限切除角；/>为光热发电机机械功率；/>为短路后的发电机电磁功率；/>为故障切除后的发电机电磁功率；
S62：利用改进欧拉法求各时刻对应的转子角，首先设置迭代步长，当/>大于极限切除角/>时停止计算；包括预估迭代环节与校正环节，计算公式为：
初值：
预估迭代：
校正：
其中：n为迭代次数，表示t时刻的转子角，/>为/>时刻的第n+1次迭代下的转子角，/>表示t时刻的转子角速度与同步速之差，/>为时刻第n+1次迭代下的转子角速度与同步速之差对时间的导数，/>为t时刻转子角对时间的导数，/>为/>时刻第n+1次迭代下转子角对时间的导数，/>为t时刻转子角速度与同步速之差对时间的导数，/>为/>时刻第n+1次迭代下转子角速度与同步速之差对时间的导数；
S63：基于以上数据，利用线性插值法计算故障极限切除角对应的极限切除时间/>。
4.根据权利要求1所述的一种光热最小装机容量配置方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括：
判断极限切除时间是否大于预期的短路故障后的极限切除时间T，若小于T则重新获取下一组光热机组容量，重复步骤S1至步骤S6，若大于T则进行下一步骤；
计算光热机组惯量及最小装机容量，计算公式为：
其中：为光热发电机转动惯量；/>为光热机组额定容量；/>为惯性时间常数；/>为额定转速；/>为最小装机容量。
5.一种光热最小装机容量配置系统，其特征在于，基于权利要求1-4中任一项所述的一种光热最小装机容量配置方法，包括：
光热机组参数获取模块，用于获取多组光热机组参数，按容量从大到小依次排列，设定预期的短路故障后的极限切除时间；
多机系统参数获取及故障设定模块，用于获取多机系统网络参数及状态参数，设定故障类型及故障点；
风机等效负阻抗计算模块，用于计算故障前、故障中及故障后风机等效负阻抗；
单机无穷大系统等值计算模块，用于将多机系统等值为含风电接入的单机无穷大系统；
功角特性方程计算模块，用于计算光热发电机故障前、故障中及故障后功角特性方程；
故障极限切除角及极限切除时间计算模块，用于利用扩展等面积定则计算故障极限切除角及极限切除时间；
判断及最小装机容量计算模块，用于判断极限切除时间是否大于预期的短路故障后的极限切除时间，若小于则重新获取下一组光热机组容量，重复上述步骤，若大于则进行下一步骤；并计算光热机组惯量及最小装机容量。
6.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-4中任一项所述的一种光热最小装机容量配置方法。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的一种光热最小装机容量配置方法。
CN202310804101.3A 2023-07-03 2023-07-03 一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质 Active CN116526583B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310804101.3A CN116526583B (zh) 2023-07-03 2023-07-03 一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310804101.3A CN116526583B (zh) 2023-07-03 2023-07-03 一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116526583A CN116526583A (zh) 2023-08-01
CN116526583B true CN116526583B (zh) 2023-09-26

Family

ID=87403278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310804101.3A Active CN116526583B (zh) 2023-07-03 2023-07-03 一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116526583B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570422A (zh) * 2012-01-05 2012-07-11 东北电力大学 根据实测轨迹计算电力系统极限切除时间的方法
CN103606922A (zh) * 2013-12-10 2014-02-26 国家电网公司 一种基于典型故障集的电力系统功角稳定性近似判定方法
CN106709147A (zh) * 2016-11-25 2017-05-24 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于bpa的短路故障极限切除时间批量自动求取方法
CN110086206A (zh) * 2019-03-11 2019-08-02 昆明理工大学 一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法
KR20210086080A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 한국전력공사 외란 관측 장치 및 고장 판별 장치
CN113659559A (zh) * 2021-01-18 2021-11-16 南京理工大学 一种用于dfig并网电力系统暂态稳定分析的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570422A (zh) * 2012-01-05 2012-07-11 东北电力大学 根据实测轨迹计算电力系统极限切除时间的方法
CN103606922A (zh) * 2013-12-10 2014-02-26 国家电网公司 一种基于典型故障集的电力系统功角稳定性近似判定方法
CN106709147A (zh) * 2016-11-25 2017-05-24 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于bpa的短路故障极限切除时间批量自动求取方法
CN110086206A (zh) * 2019-03-11 2019-08-02 昆明理工大学 一种含风机的扩展单机无穷大系统暂态功角稳定性分析方法
KR20210086080A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 한국전력공사 외란 관측 장치 및 고장 판별 장치
CN113659559A (zh) * 2021-01-18 2021-11-16 南京理工大学 一种用于dfig并网电力系统暂态稳定分析的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116526583A (zh) 2023-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112117768B (zh) 基于功率跟踪曲线切换的风力发电机组分段调频控制方法
CN103558768A (zh) 一种基于风电场内风速分布特性的等值建模方法
CN105449699A (zh) 双馈感应风电机组非线性分数阶自抗扰阻尼控制方法
Zhou et al. Transient stability study of distributed induction generators using an improved steady-state equivalent circuit method
CN101033730B (zh) 采用双馈异步发电机的风电场稳定运行控制方法
CN104242336A (zh) 基于发电单元相互作用系数的新能源电站等效建模方法
Xu et al. Sub-synchronous frequency domain-equivalent modeling for wind farms based on rotor equivalent resistance characteristics
CN116526583B (zh) 一种光热最小装机容量配置方法、系统、设备及介质
Altimania Modeling of doubly-fed induction generators connected to distribution system based on eMEGASim® real-time digital simulator
Pingping et al. Study on transient stability of grid-connected large scale wind power system
Li et al. Structure preserving aggregation method for doubly-fed induction generators in wind power conversion
Li et al. SSCI mitigation of series-compensated DFIG wind power plants with robust sliding mode controller using feedback linearization
Yang et al. Aggregating wind farm with DFIG in power system online analysis
Ofoli et al. Real-time digital simulator testbed using eMEGASim® for wind power plants
CN103904659A (zh) 基于低电压穿越的风电场动态无功补偿装置容量配置方法
CN113725891A (zh) 一种考虑光伏发电机故障穿越特性的负荷模型构建方法
CN111934357A (zh) 一种风光电源联合并网的系统仿真分析方法及系统
Rohit et al. A stability assessment and estimation of equivalent damping gain for ssr stability by nyquist stability criterion in dfig-based windfarms
CN115377969B (zh) 一种基于鲸鱼优化算法的风火协调暂态稳定预防控制方法
Barros et al. DFIG rotor side control through gain-scheduling designed by genetic algorithm
Aziz Studying of Wind farm performance at Zafarana Egypt
Helac et al. Contribution of Wind Power Plants to Transmission System Transient Stability
CN111720265B (zh) 包括多绕组的风力发电机组和其控制方法及其控制装置
CN111725834B (zh) 一种风电场双馈风机变流器仿真模型的建立方法
Tian et al. Transient overvoltage suppression strategy for new energy units based on the electronic search algorithm

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