申请/专利权人：四川大学

申请日：2022-10-24

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN115514008B

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;H02J3/24;G06F17/15

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2023.01.10#实质审查的生效;2022.12.23#公开

摘要：本发明公开了一种基于平均系统频率模型的新能源系统在线惯性配置方法，首先离线辨识得到电网中各同步发电机的调速系统模型，然后周期性地更新频率分析模型以及惯性配置策略。在给定的运行周期内，首先根据电网运行方式将投运发电机的调速系统模型接入电网，结合新能源系统的惯性响应模型以及电网的等效惯性与阻尼回路得到电网平均系统频率模型。基于周期更新的频率动态分析模型，计算电网在给定频率安全校验事件下的频率最低点，然后根据频率最低点与安全边界间的裕度计算临界惯性与惯性缺额，该惯性缺额将以容量大小为基准分配至新能源场站，实现对电网频率的有效支撑，保障电网安全。

主权项：1.一种基于平均系统频率模型的新能源系统在线惯性配置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：离线建立同步发电机调速系统模型：将从频率信号至功率信号的传递函数作为同步发电机调速系统的模型，并将其离线识别为电网平均系统频率模型的预存模块；步骤2：建立新能源场站惯性响应模型：在新能源功率控制中引入对频率微分的响应，模拟同步发电机的惯性响应，计算虚拟惯性控制产生的附加有功功率；将新能源场站惯性响应模型接入电网时，考虑新能源渗透率，得到新能源的惯性响应功率；步骤3：定义频率安全校验事件：将严重威胁频率安全的事故定义为频率安全校验事件；步骤4：在线建立新能源接入电网平均系统频率模型：将辨识得到的同步发电机调速系统模型，以及新能源惯性响应模型接入电网，得到新能源接入电网平均系统频率模型；并周期性地根据电网运行方式更新电网平均系统频率模型，基于实时更新的电网平均系统频率模型，将预先设定的频率安全校验事件造成的功率缺额代入求解得到最低点频率；步骤5：新能源系统在线惯性配置：根据频率安全评估结果以及频率安全裕度求得电网临界惯性，根据预先设定的频率安全校验事件造成的功率缺额和频率最低点时间求解得到临界惯性时间常数；通过将当前总等效惯性与临界惯性进行比较来获得电网的虚拟惯性需求；将虚拟惯性需求根据新能源容量大小分配至新能源场站；所述步骤4具体包括：步骤4.1：将调速系统的输入频率信号以一个二次函数近似；对调速系统与扰动后系统惯性环节的解耦处理得到平均系统频率开环模型；用恒定斜率来模拟调速系统对系统功率缺额的总体响应，即 式中，Pd为功率缺额；tnadir为出现最大频率偏差的时刻，也即频率最低点时间，为未知常数；ΔPm为调速系统机械功率的总增量；t为系统发生扰动后的时间变量；步骤4.2：根据通用频率动态分析开环模型得到平均系统频率模型的等效惯性阻尼环节方程为： 式中，Hsys表示所有同步发电机的等效惯性常数，ΔPe是电磁功率变化量；将式4以及ΔPe＝Pd代入式5得到： 对式6积分得抛物线近似的频率偏移量时域表达式为： 步骤4.3：基于抛物线近似的频率偏移量时域表达式，得到系统总一次频率响应为： 式中，为中间变量，没有实际含义；Gsyss是系统的等效一次频率响应传递函数，具体为Gsyss＝GKs+G1-Ks9 式中，GKs为发电机调速器的总等效传递函数，G1-Ks为新能源场站的总等效传递函数；Gis为发电机i的低阶通用调速器传递函数，Gjs为新能源场站j的通用频率响应模型传递函数；αj为新能源场站的标幺值转换系数，N为系统中的电源总数量；步骤4.4：将式10、11代入式8并进行拉普拉斯反变换，得到系统总一次频率响应PPFR,sys；由于频率达到最低点时系统总一次频率响应PPFR,sys等于功率缺额Pd，因此有： 式中，PPFR,systnadir为频率最低点时间的系统总一次频率响应；PPFR,ntnadir为频率最低点时间的系统第n个电源一次频率响应；αn为电源的标幺值转换系数；Ttnadir为中间变量，没有实际含义；步骤4.5：由12求得出现最大频率偏差的时刻tnadir，再代入式7得到频率偏移量时域表达式Δft的解析式；对Δft求极值，得最低点频率为： 式中，fnadir为最低点频率，f0为额定频率；将功率缺额Pd代入式13预测得到频率最低点。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 四川大学 基于平均系统频率模型的新能源系统在线惯性配置方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD