【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種光熱最小裝機容量配置方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)
[0001]本專利技術(shù)屬于配電網(wǎng)規(guī)劃
，具體涉及一種光熱最小裝機容量配置方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。
技術(shù)介紹
[0002]電網(wǎng)風(fēng)電滲透率的逐年提高，常規(guī)火電機組不斷減少。又由于以雙饋式風(fēng)力發(fā)電機為代表的風(fēng)機近乎零的低轉(zhuǎn)動慣量特性，將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量在能源結(jié)構(gòu)變化的過程中大幅度降低，進而引起送端電網(wǎng)的同步穩(wěn)定性問題，給含高比例風(fēng)電系統(tǒng)送端電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來極大挑戰(zhàn)；另一方面，太陽能光熱發(fā)電作為可再生能源發(fā)電的一種新形式，具有優(yōu)異的轉(zhuǎn)動慣量支撐特性，可有效支撐送端電網(wǎng)同步穩(wěn)定性，成為能夠代替火電機組支撐電網(wǎng)穩(wěn)定性的重要電源。而對于僅含風(fēng)電及光熱的送端系統(tǒng)，配置多少容量的光熱機組裝機能夠充分滿足送端電網(wǎng)穩(wěn)定性對于轉(zhuǎn)動慣量的需求是需要探究的關(guān)鍵問題。
[0003]在光熱機組最小裝機容量配置過程中既要滿足送端電網(wǎng)穩(wěn)定性對于轉(zhuǎn)動慣量的需求又要滿足經(jīng)濟性約束。若最小裝機容量不足導(dǎo)致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量缺乏則不能起到支持電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的作用，造成暫態(tài)失穩(wěn)的惡劣情況發(fā)生。若大量配置光熱機組裝機容量則不滿足經(jīng)濟性要求，因此，如何確定一個最優(yōu)的光熱機組最小裝機容量以滿足電網(wǎng)穩(wěn)定性對于轉(zhuǎn)動慣量的需求具有十分重要的意義。
[0004]目前并未有研究開展關(guān)于系統(tǒng)的光熱最小裝機容量配置方法，現(xiàn)有研究多集中于以新能源利用率最大為目標配置光熱發(fā)電容量，未有從電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性出發(fā)考慮滿足穩(wěn)定性需求的光熱發(fā)電最小裝機容量問題，可能造成暫態(tài)失穩(wěn)的惡劣故障發(fā)生。
技術(shù)實現(xiàn)思路
>[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本專利技術(shù)的目的在于提供一種光熱最小裝機容量配置方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中未有從電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性出發(fā)考慮滿足穩(wěn)定性需求的光熱發(fā)電最小裝機容量，可能造成暫態(tài)失穩(wěn)的惡劣故障發(fā)生的問題。
[0006]為了達到上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：第一方面，本專利技術(shù)提供一種光熱最小裝機容量配置方法，包括：S1：獲取多組光熱機組參數(shù)，按容量從大到小依次排列，設(shè)定預(yù)期的短路故障后的極限切除時間；S2：獲取多機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及狀態(tài)參數(shù)，設(shè)定故障類型及故障點；S3：計算故障前、故障中及故障后風(fēng)機等效負阻抗；S4：將多機系統(tǒng)等值為含風(fēng)電接入的單機無窮大系統(tǒng)；S5：計算光熱發(fā)電機故障前、故障中及故障后功角特性方程；S6：利用擴展等面積定則計算故障極限切除角及極限切除時間；S7：判斷極限切除時間是否大于預(yù)期的短路故障后的極限切除時間T，若小于T則重新獲取下一組光熱機組容量，重復(fù)步驟S1至步驟S6，若大于T則進行下一步驟；
計算光熱機組慣量及最小裝機容量。
[0007]進一步的，所述步驟S1具體包括：S11：獲取多組光熱機組參數(shù)，包括額定容量、額定電壓，對應(yīng)的慣性時間常數(shù)、功率因數(shù)、暫態(tài)電抗、負序電抗；S12：將每一組光熱數(shù)據(jù)記為[，，，，，]，并按容量從大到小排列；S13：設(shè)定預(yù)期的短路故障后的極限切除時間T；所述步驟S2具體包括：S21：獲取系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及狀態(tài)參數(shù)，具體包括：網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、各節(jié)點電壓、故障瞬間風(fēng)電出力；S22：依據(jù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定需求設(shè)定故障類型為三相短路模式，故障點為風(fēng)電機組并網(wǎng)母線；故障起始時間記為。
[0008]進一步的，所述步驟S3具體包括：計算故障前、故障中及故障后風(fēng)機等效負阻抗，計算公式為：計算故障前、故障中及故障后風(fēng)機等效負阻抗，計算公式為：其中：為暫態(tài)期間風(fēng)電等效電阻；為暫態(tài)期間風(fēng)電等效電抗；r與x分別表明電阻和電抗，分別構(gòu)成阻抗中的實部與虛部（為電路定義）；為風(fēng)力發(fā)電機內(nèi)電勢與端電壓間的等效暫態(tài)電抗；為雙饋風(fēng)電機機端電壓；為雙饋風(fēng)電機等效內(nèi)電勢；為轉(zhuǎn)差率；為雙饋風(fēng)電機等效功角；為雙饋風(fēng)電機輸出有功功率；為雙饋風(fēng)電機輸出無功功率；、為故障前風(fēng)機等效負阻抗，、為故障后風(fēng)機等效負阻抗，、為故障中風(fēng)機等效負阻抗，均采用上式計算方法。
[0009]進一步的，所述步驟S4具體包括：S41：定義受擾嚴重機群為S機群，余下集群為A機群；S42：將多機系統(tǒng)等值為含風(fēng)電接入的單機無窮大系統(tǒng)，等效轉(zhuǎn)子運動方程計算公式為：式為：式為：式為：
其中：為發(fā)電機慣性時間常數(shù)；為總發(fā)電機慣性時間常數(shù)；為A機群發(fā)電機慣性時間常數(shù)；為S機群發(fā)電機慣性時間常數(shù)；為風(fēng)機轉(zhuǎn)子角速度；為單機無窮大系統(tǒng)等值轉(zhuǎn)子角；為S機群發(fā)電機等值轉(zhuǎn)子角；為A機群發(fā)電機等值轉(zhuǎn)子角；為單機無窮大系統(tǒng)等值機械功率；為單機無窮大系統(tǒng)等值電磁功率；為單機無窮大系統(tǒng)等值轉(zhuǎn)子角的二階導(dǎo)；為S機群發(fā)電機等值轉(zhuǎn)子角的二階導(dǎo)；為A機群發(fā)電機等值轉(zhuǎn)子角的二階導(dǎo)；為第i臺機組的機械功率；為第j臺機組的機械功率；為第i臺機組的電磁功率；為第k臺機組的電磁功率；S43：繪制含風(fēng)電接入的單機無窮大系統(tǒng)等值電路圖。
[0010]進一步的，所述步驟S5具體包括：S51：計算單機無窮大系統(tǒng)等值電路圖中相應(yīng)等值電抗和；S52：計算光熱發(fā)電機短路故障前及故障切除較長時間后的功角特性方程，計算公式為：式為：式為：式為：式為：其中：為光熱接入點到短路點的等值電抗；為短路點到無窮大節(jié)點的等值電抗；為光熱發(fā)電機內(nèi)電勢；為無窮大母線側(cè)電壓；為光熱發(fā)電機轉(zhuǎn)子角；為光熱發(fā)電機輸入阻抗；為光熱發(fā)電機與無窮大母線間的轉(zhuǎn)移阻抗；為輸入阻抗阻抗角的余角；為轉(zhuǎn)移阻抗阻抗角的余角；S53：計算光熱發(fā)電機短路故障期間及故障切除后較短時間內(nèi)的功角特性方程，計算公式為：算公式為：算公式為：算公式為：算公式為：
其中：為短路故障下的附加電抗。
[0011]進一步的，所述步驟S6具體包括：S61：利用等面積定則計算故障極限切除角，計算公式為：其中：為短路發(fā)生t=0s時刻的功角大小；為極限切除角；為光熱發(fā)電機機械功率；為短路后的發(fā)電機電磁功率；為故障切除后的發(fā)電機電磁功率；S62：利用改進歐拉法求各時刻對應(yīng)的轉(zhuǎn)子角，首先設(shè)置迭代步長，當(dāng)大于極限切除角時停止計算；包括預(yù)估迭代環(huán)節(jié)與校正環(huán)節(jié)，計算公式為：初值：初值：預(yù)估迭代：校正：其中：n為迭代次數(shù)，表示t時刻的轉(zhuǎn)子角，為時刻的第n+1次迭代下的轉(zhuǎn)子角，表示t時刻的轉(zhuǎn)子角速度與同步速之差，為時刻第n+1次迭代下的轉(zhuǎn)子角速度與同步速之差對時間的導(dǎo)數(shù)，為t時刻轉(zhuǎn)子角對時間的導(dǎo)數(shù)，為時刻第n+1次迭代下轉(zhuǎn)子角對時間的導(dǎo)數(shù)，為t時刻轉(zhuǎn)子角速度與同步速之差對時間的導(dǎo)數(shù)，為時刻第n+1次迭代下轉(zhuǎn)子角速度與同步速之差對時間的導(dǎo)數(shù)；S63：基于以上數(shù)據(jù)，利用線性插值法計算故障極限切除角對應(yīng)的極限切除時間。
[0012]進一步的，所述步驟S7具體包括：判斷極限切除時間是否大于預(yù)期的短路故障后的極限切除時間T，若小于T則重新獲取下一組光熱機組容量，重復(fù)步驟S1至步驟S6，若大于T則進行下一步驟；計算光熱機組慣量及最小裝機容量，計算公式為：計算光熱機組慣量及最小裝機容量，計算公式為：其中：為光熱發(fā)電機轉(zhuǎn)動慣量；為光熱機組額定容量；為慣性時間常數(shù)；為額定轉(zhuǎn)速；為最小裝機容量。
[0013]第二方面，本專利技術(shù)提供一種光熱最小裝機容量配置系統(tǒng)，包括：光熱機組參數(shù)獲取模塊，用于獲取多組光熱機組參數(shù)，按容量從大到小依次排列本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種光熱最小裝機容量配置方法，其特征在于，包括：S1：獲取多組光熱機組參數(shù)，按容量從大到小依次排列，設(shè)定預(yù)期的短路故障后的極限切除時間；S2：獲取多機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及狀態(tài)參數(shù)，設(shè)定故障類型及故障點；S3：計算故障前、故障中及故障后風(fēng)機等效負阻抗；S4：將多機系統(tǒng)等值為含風(fēng)電接入的單機無窮大系統(tǒng)；S5：計算光熱發(fā)電機故障前、故障中及故障后功角特性方程；S6：利用擴展等面積定則計算故障極限切除角及極限切除時間；S7：判斷極限切除時間是否大于預(yù)期的短路故障后的極限切除時間T，若小于T則重新獲取下一組光熱機組容量，重復(fù)步驟S1至步驟S6，若大于T則進行下一步驟；計算光熱機組慣量及最小裝機容量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光熱最小裝機容量配置方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：S11：獲取多組光熱機組參數(shù)，包括額定容量、額定電壓，對應(yīng)的慣性時間常數(shù)、功率因數(shù)、暫態(tài)電抗、負序電抗；S12：將每一組光熱數(shù)據(jù)記為[，，，，，]，并按容量從大到小排列；S13：設(shè)定預(yù)期的短路故障后的極限切除時間T；所述步驟S2具體包括：S21：獲取系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及狀態(tài)參數(shù)，具體包括：網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、各節(jié)點電壓、故障瞬間風(fēng)電出力；S22：依據(jù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定需求設(shè)定故障類型為三相短路模式，故障點為風(fēng)電機組并網(wǎng)母線；故障起始時間記為。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光熱最小裝機容量配置方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：計算故障前、故障中及故障后風(fēng)機等效負阻抗，計算公式為：計算故障前、故障中及故障后風(fēng)機等效負阻抗，計算公式為：其中：為暫態(tài)期間風(fēng)電等效電阻；為暫態(tài)期間風(fēng)電等效電抗；為風(fēng)力發(fā)電機內(nèi)電勢與端電壓間的等效暫態(tài)電抗；為雙饋風(fēng)電機機端電壓；為雙饋風(fēng)電機等效內(nèi)電勢；為轉(zhuǎn)差率；為雙饋風(fēng)電機等效功角；為雙饋風(fēng)電機輸出有功功率；為雙饋風(fēng)電機輸出無功功率；、為故障前風(fēng)機等效負阻抗，、為故障后風(fēng)機等效負阻抗，、為故障中風(fēng)機等效負阻抗，均采用上式計算方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光熱最小裝機容量配置方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：S41：定義受擾嚴重機群為S機群，余下集群為A機群；S42：將多機系統(tǒng)等值為含風(fēng)電接入的單機無窮大系統(tǒng)，等效轉(zhuǎn)子運動方程計算公式為：為：為：為：其中：為發(fā)電機慣性時間常數(shù)；為總發(fā)電機慣性時間常數(shù)；為A機群發(fā)電機慣性時間常數(shù)；為S機群發(fā)電機慣性時間常數(shù)；為風(fēng)機轉(zhuǎn)子角速度；為單機無窮大系統(tǒng)等值轉(zhuǎn)子角；為S機群發(fā)電機等值轉(zhuǎn)子角；為A機群發(fā)電機等值轉(zhuǎn)子角；為單機無窮大系統(tǒng)等值機械功率；為單機無窮大系統(tǒng)等值電磁功率；為單機無窮大系統(tǒng)等值轉(zhuǎn)子角的二階導(dǎo)；為S機群發(fā)電機等值轉(zhuǎn)子角的二階導(dǎo)；為A機群發(fā)電機等值轉(zhuǎn)子角的二階導(dǎo)；為第i臺機組的機械功率；為第j臺機組的機械功率；為第i臺機組的電磁功率；為第k臺機組的電磁功率；S43：繪制含風(fēng)電接入的單機無窮大系統(tǒng)等值電路圖。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光熱最小裝機容量配置方法，其特征在于，所述步驟S5具體包括：S51：計算單機無窮大系統(tǒng)等值電路圖中相應(yīng)等值電抗和；S52：計算光熱發(fā)電機短路故障前及故障切除較長時間后的功角特性方程，計算公式為：
其中：為光熱接入點到短路點的等值電抗；為短路點到無窮大節(jié)點的等值電抗；為光熱發(fā)電機內(nèi)電勢；為無窮大母線側(cè)電壓；為光熱...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱衛(wèi)國，楊璇，牛聰，王飛航，王輝，王特，劉濤，姜生，韓薇，徐文悅，朱岫檸，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)北京市電力公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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