一種高滲透率新能源接入的電網(wǎng)高頻切機(jī)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種優(yōu)化方法，具體涉及一種高滲透率新能源接入的電網(wǎng)高頻切機(jī)優(yōu) 化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加快，電力需求不斷增長，而世界范圍內(nèi)的能源 緊張局面使得電力供需矛盾日益突出，開發(fā)利用新興能源已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展的必然趨勢。 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)及其商業(yè)化應(yīng)用的日趨成熟、發(fā)電成本的不斷降低使得風(fēng)光等新 能源成為電力系統(tǒng)內(nèi)增長速度較快的新興能源。
[0003] 隨著大規(guī)模風(fēng)光新能源接入電網(wǎng)，風(fēng)光電力本身固有的隨機(jī)特性及慣性響應(yīng)特 性，將會改變電網(wǎng)原有的潮流分布、線路傳輸功率及整個(gè)系統(tǒng)的慣量，這些因素都將對電網(wǎng) 的頻率產(chǎn)生影響。大規(guī)模風(fēng)電、光伏等新能源通過高壓直流遠(yuǎn)距離大容量外送、消納，是我 國新能源開發(fā)的主要模式。當(dāng)外送直流發(fā)生閉鎖故障，大量的冗余功率回饋至送端電網(wǎng)，如 風(fēng)光接入的省級電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)生與大區(qū)主網(wǎng)解列等連鎖故障，將導(dǎo)致省級電網(wǎng)頻率升高、 越限，威脅到電網(wǎng)安全。作為電網(wǎng)第三道防線中的高頻切機(jī)是防御極端嚴(yán)重故障下高頻危 害的重要手段。
[0004] 目前，國內(nèi)外對大規(guī)模風(fēng)光火打捆高壓直流外送下送端電網(wǎng)的高頻切機(jī)方案研究 還較少，高壓直流發(fā)生擾動帶來的較大能量沖擊以及高滲透率風(fēng)光不同于火電機(jī)組的特 性，使得電網(wǎng)高頻特性變得愈加復(fù)雜，高頻切機(jī)方案的適應(yīng)度分析以及改進(jìn)等都有待進(jìn)一 步探討?；谝延醒芯砍晒?，考慮我國風(fēng)光火打捆高壓直流外送等主要場景，聚焦風(fēng)光新能 源的大規(guī)模、高滲透率及強(qiáng)隨機(jī)性等重要特征，有待深化研究新能源接入下的高頻切機(jī)方 案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了彌補(bǔ)上述缺陷，本發(fā)明提出一種高滲透率新能源接入的電網(wǎng)高頻切機(jī)優(yōu)化方 法，基于我國高滲透率風(fēng)光新能源打捆火電機(jī)組高壓交直流外送的輸電模式與場景，分析 傳統(tǒng)高頻切機(jī)方案對高滲透率新能源接入的適應(yīng)性問題，提出將隨機(jī)性風(fēng)光納入高頻切機(jī) 的思路；并制定計(jì)及風(fēng)光與傳統(tǒng)水火電的多類型電源的高頻切機(jī)方案。
[0006] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種高滲透率新能源接入的電網(wǎng)高頻切機(jī)優(yōu)化方法，所述方法包括，
[0008] 步驟1 :將高滲透率新能源接入高頻切機(jī)方案，分析其適應(yīng)度；
[0009] 步驟2 :提出基于高頻切機(jī)方案的新能源與火電機(jī)組的協(xié)調(diào)切機(jī)原則；
[0010] 步驟3 :制定計(jì)及新能源的高頻切機(jī)優(yōu)化方案。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟（1)分析適應(yīng)度的方法包括以下步驟：
[0012] 步驟1-1 :預(yù)估高滲透率新能源接入高頻切機(jī)方案后發(fā)生的仿真故障，包括：直流 閉鎖故障、風(fēng)光電源接入內(nèi)部各省級電網(wǎng)的高頻故障和聯(lián)絡(luò)線解列故障；
[0013] 步驟1-2 :基于PSD-BPA仿真平臺，建立高滲透率新能源接入的電力系統(tǒng)仿真模 型，生成靜態(tài)潮流計(jì)算結(jié)果和暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果；
[0014] 步驟1-3 :模擬故障發(fā)生后高頻切機(jī)正常動作，按輪次切除部分火電機(jī)組；
[0015] 步驟1-4 :分析火電機(jī)組優(yōu)先于風(fēng)光電源切除時(shí)所引發(fā)的狀況，包括穩(wěn)定性惡化、 二次擾動或切機(jī)代價(jià)增大。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟（1-3)的約束條件包括：
[0017] 暫態(tài)最低頻率f_>49. 0Hz;
[0018] 暫態(tài)最高頻率f_〈51. 5Hz;
[0019] 穩(wěn)態(tài)頻率 49. 5Hz彡K50. 5Hz。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟（1-4)具體包括：
[0021] a.部分地區(qū)失去火電機(jī)組無功電壓的強(qiáng)支撐，剩余風(fēng)光電源的弱無功支撐造成系 統(tǒng)不穩(wěn)定；
[0022] b.假定高頻切機(jī)動作后系統(tǒng)頻率恢復(fù)穩(wěn)定，此時(shí)電網(wǎng)系統(tǒng)處于過渡狀態(tài)，等效轉(zhuǎn) 動慣量較低，任何進(jìn)一步的擾動在此場景下都會被放大；隨著風(fēng)光出力產(chǎn)生的大幅度頻率 波動，使得過渡期下的電網(wǎng)系統(tǒng)受到強(qiáng)烈沖擊，引起二次擾動；
[0023] c.剩余的風(fēng)光電源無轉(zhuǎn)動慣量，增大切機(jī)代價(jià)。
[0024] 所述步驟⑵中，提出協(xié)調(diào)切機(jī)原則之前包括：
[0025] 步驟2-1 :對比分析火電機(jī)組和與新能源切機(jī)并網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性：
[0026] 當(dāng)光伏、風(fēng)電由光能轉(zhuǎn)換為電能時(shí)，為一次能源轉(zhuǎn)化，無旋轉(zhuǎn)元件；而火電機(jī)組包 括機(jī)、爐、電三大單元，在切除、并網(wǎng)時(shí)，熱負(fù)荷、電負(fù)荷在較短時(shí)間內(nèi)大小、方向波動大，使 得三大單元的慣性不一致，協(xié)調(diào)控制難度大；
[0027] 步驟2-2 :分析風(fēng)光與火電均勻切機(jī)的需求；
[0028] 在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，通過切除風(fēng)光電源限制風(fēng)光出力；
[0029] 若新能源并網(wǎng)規(guī)模較小，將風(fēng)光電源全部切除；若并網(wǎng)規(guī)模較大，逐步切除一定容 量的風(fēng)光電源，并保證一定量的風(fēng)光在網(wǎng)運(yùn)行。
[0030] 進(jìn)一步地，所述協(xié)調(diào)切機(jī)原則包括：
[0031] 優(yōu)先切風(fēng)光電源，后切火電機(jī)組；
[0032] 風(fēng)光電源和火電機(jī)組均勻切除。
[0033] 進(jìn)一步地，所述風(fēng)光電源和火電機(jī)組均勻切除具體包括：切除相同容量的風(fēng)光電 源和火電機(jī)組時(shí)，剩余的火電機(jī)組有轉(zhuǎn)動慣量，且具備調(diào)速功能；當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率恢復(fù)穩(wěn)定 時(shí)，通過比較得出優(yōu)先切風(fēng)光電源的切機(jī)量將小于優(yōu)先切火電機(jī)組。
[0034] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中，制定計(jì)及新能源的高頻切機(jī)優(yōu)化方案包括下述步驟：
[0035] 步驟3-1 :將整定好的風(fēng)光出力以零方式下的高頻切機(jī)方案作為初始高頻切機(jī)方 案，按輪次切除火電機(jī)組；
[0036] 步驟3-2 :風(fēng)光出力大于零時(shí)，火電機(jī)組均勻增減出力；
[0037] 根據(jù)當(dāng)前風(fēng)光出力大小，從第一輪次切機(jī)開始，依次替代各個(gè)輪次的火電機(jī)組，直 至所有風(fēng)光出力替換完畢或者初始高頻切機(jī)方案的所有輪次替換完成。
[0038] 優(yōu)選的，所述步驟（3)包括：針對優(yōu)先切風(fēng)光電源，后切火電機(jī)組制定優(yōu)化方案： 從第一輪次開始，由風(fēng)光電源替代所有各個(gè)輪次的火電機(jī)組，直至風(fēng)光替換完畢或者初始 高頻切機(jī)方案的所有輪次替換完成；
[0039] 針對風(fēng)光電源和火電機(jī)組均勻切除制定優(yōu)化方案：
[0040] 從第一輪次開始，風(fēng)光電源替代各個(gè)輪次火電機(jī)組的一半，另一半維持原火電機(jī) 組不變，直至風(fēng)光替換完畢或者初始高頻切機(jī)方案的所有輪次替換完成；
[0041] 風(fēng)光對各個(gè)輪次的火電機(jī)組采用交替滾動替換，即風(fēng)光電源替換第一輪的火電機(jī) 組，第二輪火電機(jī)組保持不變，依次類推，直至所有風(fēng)光替換完畢或者初始高頻切機(jī)方案的 所有輪次替換完成。
[0042] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：
[0043] 1.對傳統(tǒng)高頻切機(jī)方案改變相對較小，且針對新能源接入規(guī)模的大小，制定不同 的調(diào)整方案，實(shí)際操作性較強(qiáng)；
[0044] 2.提出了高滲透率新能源納入傳統(tǒng)高頻切機(jī)的優(yōu)化調(diào)整方案，解決了既有高頻 切機(jī)方案難以適應(yīng)高滲透率新能源接入的問題，為高滲透率新能源接入頻率安全提供了支 撐，促進(jìn)了新能源接納；
[0045] 3.以PSD-BPA為仿真工具，進(jìn)行了大量案例的仿真分析，并基于仿真結(jié)果，進(jìn)行了 特性分析、方案制定等規(guī)律方面的凝練與總結(jié)，適應(yīng)性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0046] 圖1為一種高滲透率新能源接入的電網(wǎng)高頻切機(jī)優(yōu)化方法流程圖；
[0047] 圖2為實(shí)施例中目標(biāo)年寧夏電網(wǎng)地理接線示意圖；