一种新能源电力控制系统及方法

本发明涉及新能源电力控制，具体涉及一种新能源电力控制系统及方法。

背景技术：

1、新型电力系统中新能源成为主体，是一个逐步演变的过程，首先体现在新能源装机占比居首位，其次新能源发电量占比居首位，最终新能源装机和发电量占比均超过50％；

2、传统电力系统的运行方式主要受负荷水平和季节性水电出力两个因素的影响，运行方式组合较少，在电力系统规划和运行中通常选取“夏大、夏小、冬大、冬小”四种典型运行方式即可满足电网安全性、稳定性和经济性评估需求，而如今，新能源发电的随机性、波动性和间歇性均难以估计，新能源电力系统运行方式复杂多变，现已公开的发明专利，申请号为cn202211085823.x，提供了一种新能源电力系统频率快速控制方法及装置。该方法包括：根据仿真电力系统的频率状态量、运行状态、静态参数及暂态参数，建立电力系统场景集合；在电力系统场景集合的各场景中分别加载故障扰动，获取对应的电力系统频率响应曲线；根据电力系统频率响应曲线，将电力系统场景聚合，并根据聚合结果设定相应的调频控制策略；对实际运行的电力系统进行监测及后台分析，确定所属的电力系统场景级别，匹配相应的调频控制策略进行调频控制。以此方式，可以统筹利用全系统不同空间位置、不同时间尺度的同步机和新能源响应能力，实现大功率扰动下的调频电源统一协调控制，可快速且充分发挥系统内机组的频率响应能力，提高频率稳定性；

3、然而，上述方案仅适用于孤岛运行的新能源电力系统，如今大多新能源发电突破了孤岛运行的场景，采用换流器并入电网，电流通过换流器时的状态对电网系统整体稳定性的影响逐步凸显，电力系统稳定性问题的内涵特征发生了新变化，因此，如何适应复杂多变的新能源发电组合方式，兼顾电力系统运行效率的同时提升稳定控制效果，是当下需要深入研究的内容。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提供了新能源电力控制系统及方法，本发明通过考虑新能源发电电源中宽频振荡以及干扰波动特性并入电网后的影响，且降低宽频振荡与干扰波动特性对于换流器的影响，预先针对宽频振荡的模式进行精准修正后，再对干扰波动特性影响换流器正常运行的新能源发电电源进行功率补偿，既能够实现新能源发电电源自身的稳定运行，还兼顾了换流器的正常工作以及并入电网后的电流稳定性，适用于新电系统群中存在有单个或多个新能源发电电源并入电网的情况，满足当下的电网运行需求。

2、一方面，提供一种新能源电力控制方法，包括如下步骤：

3、确定通过单一输入并入电网的新电系统群，所述新电系统群中包含至少一个新能源发电电源；

4、获取新电系统群中任一新能源发电电源的三相电压和三相电流，计算动态时窗，并基于阻尼转矩系数，修正该新能源发电电源的宽频振荡，对抑制宽频振荡后的新电系统群加载外部扰动，获取新电系统群电流值波动范围；

5、获取换流器的采样电流值，当新电系统群电流值波动范围超出采样电流值时，计算各新能源发电电源在加载外部扰动下的承载功率，对承载功率不足的新能源发电电源增设稳定补偿，实现各新能源发电电源的协调工作。

6、作为优选地，所述修正新能源发电电源的宽频震荡时，还包括以下步骤：

7、确定新能源发电电源的宽频振荡模式以及传递模型，构建宽频振荡回路，确定用于新能源发电电源的宽频振荡模式分析的广义phillips-heffron模型；

8、基于所述广义phillips-heffron模型，确定新能源发电电源在所述宽频振荡回路中产生的广义转矩，进而通过广义转矩确定新能源发电电源在该宽频振荡回路中的广义阻尼转矩系数与广义同步转矩系数，通过得出的广义阻尼转矩系数与广义同步转矩系数计算宽频振荡模式的变化数值；

9、在变化数值超出振荡阈值的情况下，采集新电系统群的直流侧电压、三相并网电压和三相滤波电感电流，将采集到的数据通过派克变换后转换到dq坐标系中，依据坐标系位置数据，得出新电系统群中全控型功率器件的占空比信号，控制占空比信号中全控型功率器件关断。

10、作为优选地，确定新能源发电电源的宽频振荡模式时，具体包括以下步骤：

11、对新能源发电电源的输出电网信号进行频率分析，获取非工频带的振荡监测信号，获取非工频带振荡监测信号中的异常振荡监测信号，所述异常振荡监测信号的幅值大于所述非工频带振荡监测信号的幅值均值；

12、获取发出异常振荡监测信号的新能源发电电源，提取动态特征行为特征数据，将所述动态特征输入预设的分辨模型中进行分辨，得到新能源发电电源所对应的宽频振荡模式，所述新能源发电电源所对应的宽频振荡模式包括次电气振荡、机网耦合振荡。

13、作为优选地，所述新能源发电电源的传递模型为：

14、δu＝h(s)δy

15、其中，δy为新能源发电电源的输入变量，δu为新能源发电电源的输出变量，h(s)为新能源发电电源的传递函数。

16、作为优选地，所述对抑制宽频振荡后的新电系统群加载外部扰动时，具体包括以下步骤：

17、依据抑制宽频振荡后的新电系统群，获取新电系统群的第一功角特性曲线，依据抑制宽频振荡后的新能源发电电源，获取新能源发电电源的第二功角特性曲线；

18、若任一新能源发电电源的第二功角特性曲线与所述第一功角特性曲线存在交点，则先采用基于机端频差的调频响应方式对该新能源发电电源的功率缺额进行补齐，再加载外部扰动。

19、作为优选地，采用下述公式计算所述新能源发电电源在加载外部扰动下的承载功率：

20、

21、其中，pbear为新能源发电电源的承载功率，si为新能源发电电源节点i的拓扑结构密度，n为邻近节点个数，pli,t为新能源发电电源节点在t时刻的负荷功率，pvi,t为新能源发电电源节点在t时刻的放电功率，xmi,t为新能源发电电源节点在t时刻的最大出力。

22、作为优选地，所述对承载功率不足的新能源发电电源增设稳定补偿时，补偿环节具体采用以下函数：

23、

24、其中，t1、t2为补偿环节的时间常数。

25、第二方面，提供一种新能源电力控制系统，包括以下内容：

26、第一采集模块，用于采集新能源发电电源的三相电压和三相电流；

27、第一处理模块，用于基于新能源发电电源的三相电压和三相电流，计算动态时窗，并基于阻尼转矩系数，修正该新能源发电电源的宽频振荡，对抑制宽频振荡后的新电系统群加载外部扰动，获取新电系统群电流值波动范围；

28、第二采集模块，用于采集换流器的采样电流值；

29、第二处理模块，用于基于换流器的采样电流值与新电系统群电流值的比对结果，计算各新能源发电电源在加载外部扰动下的承载功率，并对承载功率不足的新能源发电电源增设稳定补偿。

30、第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述新能源电力控制方法。

31、第四方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述新能源电力控制方法。

32、本发明的有益效果体现在：

33、本发明通过考虑新能源发电电源中宽频振荡以及干扰波动特性并入电网后的影响，且降低宽频振荡与干扰波动特性对于换流器的影响，预先针对宽频振荡的模式进行精准修正后，再对干扰波动特性影响换流器正常运行的新能源发电电源进行功率补偿，既能够实现新能源发电电源自身的稳定运行，还兼顾了换流器的正常工作以及并入电网后的电流稳定性，适用于新电系统群中存在有单个或多个新能源发电电源并入电网的情况，满足当下的电网运行需求。