风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估方法与流程

本发明涉及一种电力系统一次调频能力评估方法，具体涉及一种考虑风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估方法。

背景技术：

1、由于风电的引入，电力系统面临着新的挑战，其中一次调频过程的评估需要更全面地考虑风电的参与，传统的一次调频评估方法未能有效地纳入风电一次调频下的系统动态特性，因此需要创新性的方法来更准确地评估电力系统的频率调整能力。

技术实现思路

1、为了更准确地评估电力系统的频率调整能力，本发明提供了一种风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估方法，包括如下步骤：

4、步骤一、风电机组采用综合惯量控制参与一次调频时控制方法表示为：

5、gw_fre(s)＝kw_dro+kw_ine·s  (1)

6、其中，kw_dro为风电机组参与一次调频时的下垂控制增益；kw_ine为风电机组参与一次调频时的惯量控制增益；s为拉普拉斯算子；gw_fre(s)为风电机组综合惯量控制方法的传递函数；

7、步骤二、定义电力系统动态一次调频能力dpfra(dynamic primary frequencyregulationability)的解析表达式为：

8、

9、式中，σδf为在一段时间内系统的频率变化的标准差，“一段时间”的时间段选取决定于电力系统评估一次调频能力的时间段，例如电力系统评估1分钟的调频能力，这里的一段时间即代表1分钟；σl为系统中总的功率波动的标准差；σw为负荷随机波动的标准差；

10、步骤三、对dpfra的解析表达式进行推导，得到考虑风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估指标dpfra_fre的表达式，具体步骤如下：

11、步骤三一、设平稳随机信号x(t)经过传递函数h(jω)后得到输出y(t)，则信号的功率谱密度由下式求得：

12、sy(ω)＝|h(jω)|2sx(ω)  (3)

13、式中，sy(ω)为输出信号的功率谱密度，表示在频率为ω时输出信号的功率；sx(ω)为输入信号的功率谱密度，表示在频率为ω时输入信号的功率；|h(jω)|2为系统频率响应的模的平方，其中h(jω)是系统的复频率响应，这一项表示系统在频率为ω时的增益；

14、输出y(t)的方差为：

15、

16、将式(4)代入式(2)得：

17、

18、式中，sl(ω)为系统负荷波动的功率谱密度；sw(ω)为风电输出功率波动的功率谱密度；h(jω)是当风电不参与调频时系统频率偏差与功率波动量之间的闭环传递函数h(s)的复频率响应，根据常规单区域一次调频模型可求出当风电不参与调频时系统频率偏差与功率波动量之间的闭环传递函数，h(s)可以表示为：

19、

20、式中，gs(s)为电力系统惯量阻尼传递函数；gt(s)为火电机组有功出力传递函数；gh(s)为水电机组有功出力传递函数；rt为火电机组下垂控制系数；rp为水电机组下垂控制系数；km_t为火电机组的发电份额系数；km_h为水电机组的发电份额系数；km_w为风电机组的发电份额系数；

21、步骤三二、定义负荷波动量δpl(s)的频率特性为：

22、δpl(s)＝kl·wl(s)  (7)

23、式中，wl(s)表征负荷波动在频域中分布特性的形状函数；kl负荷波动的幅度；

24、将式(6)和(7)代入式(5)最终求解，得到考虑风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估指标表达式dpfra_fre为：

25、

26、其中，

27、

28、

29、

30、

31、

32、gw_fre(jω)＝-kw_inejω-kw_dro  (14)

33、步骤四、将电力系统参数信息带入式(8)，对dpfra进行求解，得到电力系统的动态一次调频能力，求出的值越大证明系统的一次调频能力越强；

34、步骤五、根据不同电力系统对一次调频能力的要求设定参考标准，系统运营商根据求出的dpfra结果和设定的参考标准指导参与一次调频的风电、水电和火电机组的调频参数，若求出的dpfra结果小于设定的参考标准，则系统运营商下发增大调频增益指令，要求参与调频的机组提高调频增益来满足参考标准，否则调频增益不变。

35、相比于现有技术，本发明具有如下优点：

36、1、本发明提供了一种新型评估指标，该指标能够综合考虑风电参与一次调频时的动态变化，以更好地反映电力系统在面对风电波动时的频率调整能力。

37、2、本发明对优化电力系统的运行、提高可再生能源集成水平，以及确保系统的可靠性和稳定性具有重要的实际应用价值。

技术特征：

1.一种风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估方法，其特征在于所述gt(s)、gh(s)，gs(s)和gw(s)分别为：

3.根据权利要求1所述的风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估方法，其特征在于所述wl(s)满足以下条件：

技术总结
本发明公开了一种风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估方法，所述方法包括如下步骤：定义电力系统动态一次调频能力DPFRA的解析表达式；对DPFRA的解析表达式进行推导，得到考虑风电参与一次调频下的电力系统一次调频能力评估指标的表达式；带入电力系统参数信息对DPFRA进行求解，得到电力系统的动态一次调频能力；根据不同电力系统对一次调频能力的要求设定参考标准，系统运营商根据求出的DPFRA结果和设定的参考标准指导参与一次调频的风电、水电和火电机组的调频参数。本发明提供了一种新型评估指标，该指标能够综合考虑风电参与一次调频时的动态变化，以更好地反映电力系统在面对风电波动时的频率调整能力。

技术研发人员：江海洋,王瑛玮,左峰,姚瑶,王智超,仪荣,付瑶,王琦,郭钰锋
受保护的技术使用者：国网黑龙江省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5