CN116630090A - 基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法及装置 - Google Patents
基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法及装置，该方法包括：获取电力系统的负荷水平和出力水平；若所述出力水平与所述负荷水平的差值大于预设容量，则判定电力系统为送端电网，并计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量；若所述出力水平小于所述负荷水平，则判定电力系统为受端电网，并计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量。通过本发明实施例提供的方法及装置，计算结果更精确可靠，依据本发明实施例提供的方法进行系统出力安排以及系统火电机组规划，能确保系统电压稳定以及避免新能源无序开发。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统规划技术领域，具体而言，涉及一种基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法及装置。
背景技术
电压稳定虽然一种局部的现象，但局部的电压不稳定可能会引起连锁反应，造成整个系统发生电压崩溃。含高比例新能源的交直流混联系统中的大规模直流、新能源均需要电压支撑来保证系统安全性。因此，需要对高比例新能源系统的电压稳定进行研究。
目前，已有一些火电机组最小开机方法，但存在考虑因素较少不够全面的问题，如未考虑直流群等严重故障对系统电压稳定的影响、未考虑新能源机组电压稳定性、未考虑短路容量影响等，以及存在机组范围小、不能覆盖全网机组，不适用于大电网、适用性受限等问题。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法及装置，旨在解决现有技术中火电机组最小开机方法存在考虑因素较少不够全面、不能覆盖全网机组、适用性受限等问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法，所述方法包括：步骤S101：获取电力系统的负荷水平和出力水平；步骤S102：若所述出力水平与所述负荷水平的差值大于预设容量，则判定所述电力系统为送端电网，并计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量；步骤S103：若所述出力水平小于所述负荷水平，则判定所述电力系统为受端电网，并计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量。
进一步地，计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量，包括：步骤S201：获取并基于网架结构，将电力系统划分为若干个直流群；将若干个直流群中的每个发生故障的直流群依次选择作为目标直流群，进行步骤S202- S203，直至遍历电力系统内所有发生故障的直流群为止：步骤S202：获取并基于故障前后各直流母线电压变化量、关停各火电机组时各直流相连母线节点的电压变化量，得到各个火电机组对系统电压的第一贡献率指标，并将所有火电机组按照第一贡献率指标的升序顺序进行排序，得到第一火电机组关停序列；步骤S203：获取并判断故障前后各直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比中的任意一项是否超出各自的阈值范围，若没有，则根据所述第一火电机组关停序列逐台关停火电机组，直到关停一台火电机组后，故障前后各直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比中的任意一项超出各自的阈值范围，将前一次火电机组总容量作为考虑目标直流群故障后电压稳定约束的系统火电机组最小开机容量；步骤S204：从所有考虑直流群故障后电压稳定约束的系统最小开机容量中选取最大值作为送端电网火电机组最小开机容量。
进一步地，所述网架结构包括各个特高压直流换流站间的地理位置及共用输电通道情况。
进一步地，采用如下公式计算得到各个火电机组对系统电压的第一贡献率指标：
；
其中，为关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量，为第j个直流相连母线节点的故障前后电压变化量，J为受第i台火电机组关停所影响的直流相连母线节点的总数。
进一步地，计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量，包括：步骤S301：获取并基于关停各火电机组时各直流相连母线节点的电压变化量、直流多馈入短路比，得到各个火电机组对系统暂态电压的第二贡献性指标，并将所有火电机组按照第二贡献性指标的升序顺序进行排序，得到第二火电机组关停序列；步骤S302：获取并判断直流多馈入短路比或新能源短路比是否超出各自的阈值范围，若没有，则根据所述第二火电机组关停序列逐台关停火电机组，直到关停一台火电机组后，直流多馈入短路比或新能源短路比超出各自的阈值范围，将前一次火电机组总容量作为受端电网火电机组最小开机容量。
进一步地，采用如下公式计算得到各个火电机组对系统暂态电压的第二贡献性指标：
；
其中，为关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量，MISCR j 为第j个直流相连母线节点的多馈入短路比，J为受第i台火电机组关停所影响的直流相连母线节点的总数。
进一步地，故障前后直流母线电压变化量为故障后直流母线电压与故障前直流母线电压的差值的绝对值。
进一步地，采用如下公式计算得到关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量：
；
其中，为节点i对节点j的互阻抗，/>为第i个节点机端的等值阻抗，/>为第i个节点的开路电压。
进一步地，采用如下公式计算得到第j个直流相连母线节点的直流多馈入短路比：
；
其中，S j 为换流母线j的短路容量，P Dj 为直流j的额定功率，MIIF jk 为直流换流站j对换流站k的多馈入相互作用因子，P Dk 为直流k的额定功率，m为直流总数。
进一步地，采用如下公式计算得到新能源发电设备电网侧接入点或场站并网母线节点i的新能源短路比：
；
其中，为第i个并网母线节点标称电压，/>为新能源发电功率在第i个节点上产生的电压，下标RE表示新能源发电设备或场站，/>为主网等值电源i与对应并网点间的系统侧折算等值阻抗，/>为第i个新能源并网母线节点注入的新能源实际视在功率，为第j个新能源并网母线节点注入的新能源实际视在功率，/>为新能源并网母线i和j之间的复数功率折算因子，n为新能源场站总数。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的装置，所述装置包括：数据获取单元101，用于获取电力系统的负荷水平和出力水平；送端电网处理单元102，用于若所述出力水平与所述负荷水平的差值大于预设容量，则判定所述电力系统为送端电网，并计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量；受端电网处理单元103，用于若所述出力水平小于所述负荷水平，则判定所述电力系统为受端电网，并计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述各实施例提供的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，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，并执行所述可执行指令以实现上述各实施例提供的方法。
本发明实施例提供的基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法及装置，通过出力水平和负荷水平判断电网为送端电网或受端电网，并根据送端电网和受端电网的不同特点，分别计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量和受端电网火电机组最小开机容量，计算结果更精确可靠，依据本发明实施例提供的方法进行系统出力安排，能确保系统电压稳定，以及依据本发明实施例提供的方法进行系统火电机组规划，结合系统中水电、核电、抽蓄等机组规划，能进一步应用于新能源消纳规模规划，避免新能源无序开发。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法的示例性流程图；
图2示出了根据本发明实施例的计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量的方法的示例性流程图；
图3示出了根据本发明实施例的计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量的方法的示例性流程图；
图4示出了根据本发明一个实施例的青宁新直流群三次换相失败故障情况下关键母线节点的电压的示意图，其中，图4（a）为青青南和宁天都的电压的示意图，图4（b）为国库木和新哈密换的电压的示意图；
图5示出了根据本发明实施例的基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的装置的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1示出了根据本发明实施例的基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法的示例性流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤S101：获取电力系统的负荷水平和出力水平。
收集系统负荷水平，新能、常规机组和直流容量、检修安排，系统网架结构等基本参数，形成基本电网规划方案。根据系统的负荷和出力水平判断规划方案的电网的性质为送端电网或者受端电网。
步骤S102：若出力水平与负荷水平的差值大于预设容量，则判定电力系统为送端电网，并计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量。
通过限定出力与负荷的差值大于预设容量，以确保电力系统是典型送端电网。优选地，预设容量为3000MW。
图2示出了根据本发明实施例的计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量的方法的示例性流程图。
如图2所示，进一步地，计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量，包括：
步骤S201：获取并基于网架结构，将电力系统划分为若干个直流群；
将若干个直流群中的每个发生故障的直流群依次选择作为目标直流群，进行步骤S202- S203，直至遍历电力系统内所有发生故障的直流群为止：
步骤S202：获取并基于故障前后各直流母线电压变化量、关停各火电机组时各直流相连母线节点的电压变化量，得到各个火电机组对系统电压的第一贡献率指标，并将所有火电机组按照第一贡献率指标的升序顺序进行排序，得到第一火电机组关停序列；
步骤S203：获取并判断故障前后各直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比中的任意一项是否超出各自的阈值范围，若没有，则根据第一火电机组关停序列逐台关停火电机组，直到关停一台火电机组后，故障前后各直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比的任意一项超出各自的阈值范围，将前一次火电机组总容量作为考虑目标直流群故障后电压稳定约束的系统最小开机容量；
步骤S204：从所有考虑直流群故障后电压稳定约束的系统最小开机容量中选取最大值作为送端电网火电机组最小开机容量。
需要了解的是，故障前后各直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比，每一项对应有各自的阈值范围，可以根据具体需求进行设置。若故障前后各直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比中每项的每个数值均未超出各自的阈值范围，则根据第一火电机组关停序列逐台关停火电机组，并对这三项数据组进行迭代计算以使每个数值逐渐接近各自的阈值范围，选取这三项数据组最接近阈值范围且未超过阈值范围的情况为迭代最优解，获取并统计迭代最优解下各个火电机组的容量，得到火电机组总容量作为考虑目标直流群故障后电压稳定约束的系统最小开机容量。
进一步地，故障前后直流母线电压变化量为故障后直流母线电压与故障前直流母线电压的差值的绝对值。
进一步地，采用如下公式计算得到第j个直流相连母线节点的直流多馈入短路比：
；
其中，S j 为换流母线j的短路容量，P Dj 为直流j的额定功率，MIIF jk 为直流换流站j对换流站k的多馈入相互作用因子，P Dk 为直流k的额定功率，m为直流总数。
进一步地，采用如下公式计算得到新能源发电设备电网侧接入点或场站并网母线节点i的新能源短路比：
；
其中，为第i个并网母线节点标称电压，/>为新能源发电功率在第i个节点上产生的电压，下标RE表示新能源发电设备或场站，/>为主网等值电源i与对应并网点间的系统侧折算等值阻抗，/>为第i个新能源并网母线节点注入的新能源实际视在功率，为第j个新能源并网母线节点注入的新能源实际视在功率，/>为新能源并网母线i和j之间的复数功率折算因子，n为新能源场站总数。
进一步地，网架结构包括各个特高压直流换流站间的地理位置及共用输电通道情况。
根据各特高压直流换流站间的地理位置及共用输电通道情况划分直流群，即外送直流换流站落点在同一区域电网内、外送直流送端换流站属于同一省级电网或直流间共用输电通道情况划分为不同的直流群。
进一步地，采用如下公式计算得到各个火电机组对系统电压的第一贡献率指标：
；
其中，为关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量，为第j个直流相连母线节点的故障前后电压变化量，J为受第i台火电机组关停所影响的直流相连母线节点的总数。
其中，故障前后直流母线电压变化量为故障后直流母线电压与故障前直流母线电压的差值的绝对值。
其中，采用如下公式计算得到关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量：
；
其中，为节点i对节点j的互阻抗，/>为第i个节点机端的等值阻抗，/>为第i个节点的开路电压。
具体地，任选某一直流群，当系统面临直流群连续换相失败故障冲击导致失去直流群功率ΔP时，根据公式（1）计算故障前后各直流母线电压变化量ΔU DCj 。
(1)
其中，为故障后第j条直流母线电压值，U DCj 为故障前第j条直流母线电压值。
假定交流系统中节点1~m 为同步机节点，节点m+1~n 为新能源节点。节点注入电流由同步机和新能源共同提供，节点电压方程为：
(2)
当关停第i个节点相连的火电厂后，将会对系统中多个节点的电压产生影响，系统电压的变化为：
(3)
任意一节点的电压变化为：
(4)
式中：为节点i对节点j的互阻抗，/>为第i个节点的短路电流。
特别的，关停发电机的节点电压变化为：；
式中：为关停发电机相连节点的自阻抗。
系统的短路电流为：；
式中：为第i个节点机端的等值阻抗，/>为第i个节点的开路电压。
则公式（3）可以改写为：
(5)
进而得到各个火电机组对系统电压的第一贡献率指标：
(6)
其中，为关停第i台机组时第j个直流相连母线节点的电压变化模值；为第j个直流相连母线节点的故障前后电压变化量，J为受发电机节点i关停所影响的直流相连母线节点的总数。V SEi 值越大，表明该火电厂对系统的电压影响越大。
上述实施例，对于送端电网，通过考虑直流群故障和火电厂机组对直流系统电压的贡献来求解其常规机组最小开机水平。
步骤S103：若出力水平小于负荷水平，则判定电力系统为受端电网，并基于各直流母线电压计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量。
图3示出了根据本发明实施例的计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量的方法的示例性流程图。
如图3所示，进一步地，基于各直流母线电压计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量，包括：
步骤S301：获取并基于关停各火电机组时各直流相连母线节点的电压变化量、直流多馈入短路比，得到各个火电机组对系统暂态电压的第二贡献性指标，并将所有火电机组按照第二贡献性指标的升序顺序进行排序，得到第二火电机组关停序列；
步骤S302：获取并判断直流多馈入短路比或新能源短路比是否超出各自的阈值范围，若没有，则根据第二火电机组关停序列逐台关停火电机组，直到关停一台火电机组后，直流多馈入短路比或新能源短路比超出各自的阈值范围，将前一次火电机组总容量作为受端电网火电机组最小开机容量。
需要了解的是，直流多馈入短路比和新能源短路比，每一项对应有各自的阈值范围，可以根据具体需求进行设置。若直流多馈入短路比和新能源短路比中每项的每个数值均未超出各自的阈值范围，则根据第一火电机组关停序列逐台关停火电机组，并对这两项数据组进行迭代计算以使每个数值逐渐接近各自的阈值范围，选取这两项数据组最接近阈值范围且未超过阈值范围的情况为迭代最优解，获取并统计迭代最优解下各个火电机组的容量，得到火电机组总容量作为受端电网火电机组最小开机容量。其中，直流多馈入短路比和新能源短路比的计算公式与前面步骤S102中的相同，此处不再赘述。
进一步地，采用如下公式计算得到各个火电机组对系统暂态电压的第二贡献性指标：
；
其中，为关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量，MISCR j 为第j个直流相连母线节点的多馈入短路比，J为受第i台火电机组关停所影响的直流相连母线节点的总数。
其中，和MISCR j 的计算公式与前面步骤S102中的相同，此处不再赘述。
上述实施例，对于受端电网，根据火电机组对系统短路比的贡献和直流系统短路比约束求解其常规机组最小开机水平。
上述实施例，通过出力水平和负荷水平判断电网为送端电网或受端电网，并根据送端电网和受端电网的不同特点，分别计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量和受端电网火电机组最小开机容量，计算结果更精确可靠，依据本发明实施例提供的方法进行系统出力安排，能确保系统电压稳定，以及依据本发明实施例提供的方法进行系统火电机组规划，结合系统中水电、核电、抽蓄等机组规划，能进一步应用于新能源消纳规模规划，避免新能源无序开发。
实施例1
对于送端电网：
规划方案西北电网装机总容量将达到720GW，其中煤电、气电、水电分别为230GW、12GW、49GW。新能源装机规模达到411 GW，其中风电145 GW，太阳能266 GW，最大负荷将达194 GW。外送直流工程20回，直流总规模为162 GW。出力水平大于负荷水平达到了3000MW以上，属于典型的送端电网。
按照外送直流落点在同一区域电网内，划分为4个直流群，其中西北-华中7回，西北-华北、西北-华东5回，西北送西南3回。以西北-华中直流群为例，再根据共用输电通道或落地电气距离情况，将西北-华中直流群进一步分为甘肃河西通道（祁韶+天中），陕北直流群（陕武+榆横-河南），青宁新直流群（青豫+宁湘+库木塔格-河南+天中）。当系统面临这三个直流群连续换相失败故障冲击导致失去直流群功率16000/16000/32000MW时，计算故障前后各直流母线电压变化量如表1所示。
表1 西北-华中同送同受端直流群情况
系统中共729 台火电机组，计算各个火电厂对系统电压的第一贡献率指标，将各个火电厂根据第一贡献率指标从小到大进行排序，形成第一火电机组关停序列。第一次迭代时排名前十和后十的机组如表2所示。
表2 火电机组对电压贡献指标第一次迭代时排名前十和后十的机组
从表2可以看出，排序靠前的机组对系统电压的贡献比较小，可以优先关停。当系统中的机组容量变化后，火电机组对电压的贡献也会随之变化。
根据国标GB/T50064-2014对系统及电气设备的过电压耐受能力要求，计算阀值设置为：电压变化值不高于0.3P.U.，新能源短路比不低于1.5。
首次计算时，系统电压变化最大值为0.2735，新能源短路比最小值为1.5815，均未达到阀值，表明系统中火电机组容量富裕，因此，根据火电机组关停序列，逐步减少火电机组数量并迭代计算。经过405次迭代计算，节点电压变化量最大为0.2863（新哈密换），系统中存在新能源短路比接近1.5的临界值。第405次和406次迭代计算时从小到大排序的新能源短路比对比情况如表3所示。
表3 第405次和406次迭代计算新能源短路比
因此，取第405次计算时系统火电机组容量188.75GW作为系统应保留的最小开机。
重复以上步骤，计算河西通道直流群和陕北直流群故障下系统应保留的最小开机分别为160.75GW和145.75GW。
因此，受跨区直流电压稳定约束的西北电网火电最小开机规模为188.75GW。
在该火电规模下，进行直流群故障校核，该规划方案能够满足电压稳定约束。图4示出了根据本发明一个实施例的青宁新直流群三次换相失败故障情况下关键母线节点的电压的示意图，其中，图4（a）为青青南和宁天都的电压的示意图，图4（b）为国库木和新哈密换的电压的示意图。
对于受端电网：
华东规划电网最大负荷将达487GW，考虑新增国家规划“一交四直”和“十二直”工程中的巴丹吉林~连云港、乌兰布和~江苏和乌兰布和~安徽3回直流，受入区外直流规模达到18回，总容量125.8GW，属于典型的受端电网；装机总容量将达到706GW，其中煤电、气电分别为249GW、68GW；新能源装机规模达到272.6GW，其中风电95GW，太阳能177GW。电网电源装机情况如表4所示。
表4 华东电网电源装机情况
计算华东规划方案中所有直流的短路比如表5所示。
表5 华东电网直流多馈入短路比
计算火电机组对系统短路比的第二贡献率指标，按照从小到大的顺序对各火电机组进行排序。由于该指标为动态调整指标，受篇幅所限，仅给出第一次计算时排名前十和后十的机组，如表6所示。
表6 第一次迭代计算时华东电网火电机组对系统的贡献排名前十和后十的机组
采用开发的考虑跨区直流电压稳定性的受端电网最小开机程序，根据表6所示各火电机组的排序关停排序靠前的火电机组，再次计算直流多馈入短路比和新能源短路比。经过483次迭代计算，此时火电机组容量为112GW，新能源短路比最小值为3.46（苏信东G2节点），直流多馈入短路比值达到接近2的临界值，如表7所示。
表7第483次迭代火电机组容量112GW时系统直流短路
因此，取第482次迭代时火电机组容量112.7GW作为受电压约束的系统最小火电开机容量。在该火电规模下，进行直流群故障校核，该规划方案能够满足电压稳定约束。
图5示出了根据本发明实施例的基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的装置的结构示意图。
如图5所示，该装置包括：
数据获取单元101，用于获取电力系统的负荷水平和出力水平；
送端电网处理单元102，用于若出力水平与负荷水平的差值大于预设容量，则判定电力系统为送端电网，并计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量；
受端电网处理单元103，用于若出力水平小于负荷水平，则判定电力系统为受端电网，并计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量。
进一步地，计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量，包括：
获取并基于网架结构，将电力系统划分为若干个直流群；
将若干个直流群中的每个发生故障的直流群依次选择作为目标直流群，进行下一步骤，直至遍历电力系统内所有发生故障的直流群为止：
获取并基于故障前后各直流母线电压变化量、关停各火电机组时各直流相连母线节点的电压变化量，得到各个火电机组对系统电压的第一贡献率指标，并将所有火电机组按照第一贡献率指标的升序顺序进行排序，得到第一火电机组关停序列；获取并判断故障前后各直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比中的任意一项是否超出各自的阈值范围，若没有，则根据第一火电机组关停序列逐台关停火电机组，直到关停一台火电机组后，故障前后直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比中的任意一项超出各自的阈值范围，将前一次火电机组总容量作为考虑目标直流群故障后电压稳定约束的系统最小开机容量；
从所有考虑直流群故障后电压稳定约束的系统最小开机容量中选取最大值作为送端电网火电机组最小开机容量。
进一步地，网架结构包括各个特高压直流换流站间的地理位置及共用输电通道情况。
进一步地，采用如下公式计算得到各个火电机组对系统电压的第一贡献率指标：
；
其中，为关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量，为第j个直流相连母线节点的故障前后电压变化量，J为受第i台火电机组关停所影响的直流相连母线节点的总数。
进一步地，计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量，包括：
获取并基于关停各火电机组时各直流相连母线节点的电压变化量、直流多馈入短路比，得到各个火电机组对系统暂态电压的第二贡献性指标，并将所有火电机组按照第二贡献性指标的升序顺序进行排序，得到第二火电机组关停序列；
获取并判断直流多馈入短路比或新能源短路比是否超出各自的阈值范围，若没有，则根据第二火电机组关停序列逐台关停火电机组，直到直流多馈入短路比或新能源短路比超出各自的阈值范围，将前一次火电机组总容量作为受端电网火电机组最小开机容量。
进一步地，采用如下公式计算得到各个火电机组对系统暂态电压的第二贡献性指标：
；
其中，为关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量，MISCR j 为第j个直流相连母线节点的多馈入短路比，J为受第i台火电机组关停所影响的直流相连母线节点的总数。
进一步地，故障前后直流母线电压变化量为故障后直流母线电压与故障前直流母线电压的差值的绝对值。
进一步地，采用如下公式计算得到关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量：
；
其中，为节点i对节点j的互阻抗，/>为第i个节点机端的等值阻抗，/>为第i个节点的开路电压。
进一步地，采用如下公式计算得到第j个直流相连母线节点的直流多馈入短路比：
；
其中，S j 为换流母线j的短路容量，P Dj 为直流j的额定功率，MIIF jk 为直流换流站j对换流站k的多馈入相互作用因子，P Dk 为直流k的额定功率，m为直流总数。
进一步地，采用如下公式计算得到新能源发电设备电网侧接入点或场站并网母线节点i的新能源短路比：
；
其中，为第i个并网母线节点标称电压，/>为新能源发电功率在第i个节点上产生的电压，下标RE表示新能源发电设备或场站，/>为主网等值电源i与对应并网点间的系统侧折算等值阻抗，/>为第i个新能源并网母线节点注入的新能源实际视在功率，为第j个新能源并网母线节点注入的新能源实际视在功率，/>为新能源并网母线i和j之间的复数功率折算因子，n为新能源场站总数。
上述实施例，通过出力水平和负荷水平判断电网为送端电网或受端电网，并根据送端电网和受端电网的不同特点，分别计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量和受端电网火电机组最小开机容量，计算结果更精确可靠，依据本发明实施例提供的方法进行系统出力安排，能确保系统电压稳定，以及依据本发明实施例提供的方法进行系统火电机组规划，结合系统中水电、核电、抽蓄等机组规划，能进一步应用于新能源消纳规模规划，避免新能源无序开发。
需要说明的是，上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述各个实施例所提供的基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；该处理器，用于从该存储器中读取所述可执行指令，并执行该指令以实现上述各个实施例所提供的基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
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 (13)
1.一种基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S101：获取电力系统的负荷水平和出力水平；
步骤S102：若所述出力水平与所述负荷水平的差值大于预设容量，则判定所述电力系统为送端电网，并计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量；
步骤S103：若所述出力水平小于所述负荷水平，则判定所述电力系统为受端电网，并计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量，包括：
步骤S201：获取并基于网架结构，将电力系统划分为若干个直流群；
将若干个直流群中的每个发生故障的直流群依次选择作为目标直流群，进行步骤S202-S203，直至遍历电力系统内所有发生故障的直流群为止：
步骤S202：获取并基于故障前后各直流母线电压变化量、关停各火电机组时各直流相连母线节点的电压变化量，得到各个火电机组对系统电压的第一贡献率指标，并将所有火电机组按照第一贡献率指标的升序顺序进行排序，得到第一火电机组关停序列；
步骤S203：获取并判断故障前后各直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比中的任意一项是否超出各自的阈值范围，若没有，则根据所述第一火电机组关停序列逐台关停火电机组，直到关停一台火电机组后，故障前后各直流母线电压变化量、直流多馈入短路比和新能源短路比中的任意一项超出各自的阈值范围，将前一次火电机组总容量作为考虑目标直流群故障后电压稳定约束的系统最小开机容量；
步骤S204：从所有考虑直流群故障后电压稳定约束的系统最小开机容量中选取最大值作为送端电网火电机组最小开机容量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网架结构包括各个特高压直流换流站间的地理位置及共用输电通道情况。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用如下公式计算得到各个火电机组对系统电压的第一贡献率指标：
；
其中，为关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量，/>为第j个直流相连母线节点的故障前后电压变化量，J为受第i台火电机组关停所影响的直流相连母线节点的总数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量，包括：
步骤S301：获取并基于关停各火电机组时各直流相连母线节点的电压变化量、直流多馈入短路比，得到各个火电机组对系统暂态电压的第二贡献性指标，并将所有火电机组按照第二贡献性指标的升序顺序进行排序，得到第二火电机组关停序列；
步骤S302：获取并判断直流多馈入短路比或新能源短路比是否超出各自的阈值范围，若没有，则根据所述第二火电机组关停序列逐台关停火电机组，直到关停一台火电机组后，直流多馈入短路比或新能源短路比超出各自的阈值范围，将前一次火电机组总容量作为受端电网火电机组最小开机容量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用如下公式计算得到各个火电机组对系统暂态电压的第二贡献性指标：
；
其中，为关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量，MISCR j 为第j个直流相连母线节点的多馈入短路比，J为受第i台火电机组关停所影响的直流相连母线节点的总数。
7.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，故障前后直流母线电压变化量为故障后直流母线电压与故障前直流母线电压的差值的绝对值。
8.根据权利要求4或6所述的方法，其特征在于，采用如下公式计算得到关停第i台火电机组时第j个直流相连母线节点的电压变化量：
；
其中，为节点i对节点j的互阻抗，/>为第i个节点机端的等值阻抗，/>为第i个节点的开路电压。
9.根据权利要求2或5或6所述的方法，其特征在于，采用如下公式计算得到第j个直流相连母线节点的直流多馈入短路比：
；
其中，S j 为换流母线j的短路容量，P Dj 为直流j的额定功率，MIIF jk 为直流换流站j对换流站k的多馈入相互作用因子，P Dk 为直流k的额定功率，m为直流总数。
10.根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，采用如下公式计算得到新能源发电设备电网侧接入点或场站并网母线节点i的新能源短路比：
；
其中，为第i个并网母线节点标称电压，/>为新能源发电功率在第i个节点上产生的电压，下标RE表示新能源发电设备或场站，/>为主网等值电源i与对应并网点间的系统侧折算等值阻抗，/>为第i个新能源并网母线节点注入的新能源实际视在功率，/>为第j个新能源并网母线节点注入的新能源实际视在功率，/>为新能源并网母线i和j之间的复数功率折算因子，n为新能源场站总数。
11.一种基于电压稳定确定火电机组最小开机容量的装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取单元（101），用于获取电力系统的负荷水平和出力水平；
送端电网处理单元（102），用于若所述出力水平与所述负荷水平的差值大于预设容量，则判定所述电力系统为送端电网，并计算考虑电压稳定约束的送端电网火电机组最小开机容量；
受端电网处理单元（103），用于若所述出力水平小于所述负荷水平，则判定所述电力系统为受端电网，并计算考虑电压稳定约束的受端电网火电机组最小开机容量。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-10任一所述的方法。
13.一种电子设备，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，并执行所述可执行指令以实现权利要求1-10任一项所述的方法。
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