一种新能源电站及储能站的短路电流控制方法与流程

1.本发明属于电力系统电流控制领域，具体地说是一种新能源电站及储能站的短路电流控制方法。


背景技术：

2.目前，电力系统越来越多地接入大量的新能源电站和储能站。对于一些电力系统中新能源电站和储能站的密集接入点，存在短路电流较高甚至超标的情况，无法进一步扩大新能源电站和储能站的接入规模。
3.因此，针对新能源电站和储能站，有必要调整其低电压穿越策略，优化短路电流控制方法，缓解供区短路电流超标情况。


技术实现要素：

4.本发明提供一种新能源电站和储能站的短路电流控制方法，用于解决电网供区接入新能源电站和储能站后，短路电流升高甚至超标的问题，提升电网新能源电站和储能站消纳能力。
5.为此，本发明采用如下的技术方案：一种新能源电站及储能站的短路电流控制方法，其包括步骤：
6.1)确定新能源电站及储能站的原始动态无功电流控制策略，得到原始短路电流特征曲线；
7.2)通过大电网仿真计算，得到区域电网短路电流及短路电流超标点，即为区域电网短路电流计算结果；
8.3)根据区域电网短路电流计算结果，调整新能源电站及储能站的短路电流控制参数，实现低电压穿越需求的同时，保证关键母线短路电流未超标；
9.4)调整新能源电站及储能站的短路电流控制参数后，重塑新能源电站及储能站短路电流特征曲线，形成优化后的短路电流控制策略。
10.进一步地，所述新能源电站及储能站的短路电流控制方法的应用场景包括具有低电压穿越功能的光伏发电站、海上风电场、陆上风电场和电化学储能电站。
11.进一步地，步骤3)中，调整短路电流控制参数中的斜率系数k
t
和最大短路电流i
tmax
。
12.进一步地，步骤3)中，根据区域电网短路电流计算结果是否超标，分成三种控制策略。
13.更进一步地，步骤3)中，若区域电网短路电流未超标，限制新能源电站及储能站输出电流在最大过负荷能力内，提高最大短路电流i
tmax
和斜率系数k
t
的绝对值。
14.更进一步地，步骤3)中，若区域电网短路电流超标，降低最大短路电流i
tmax
和斜率系数k
t
的绝对值。
15.更进一步地，步骤3)中，若区域电网短路电流超标，提供一种精细化短路电流控制
方法：确定短路分界点(u2，i2)，u2表示分界点电压，i2表示分界点电流；若故障期间并网点残压低于u2时新能源电站及储能站提供较大的短路电流，若故障期间并网点残压高于u2时新能源电站及储能站提供较小的短路电流。
16.再进一步地，步骤3)中，若区域电网短路电流超标，在精细化短路电流控制方法中，设定远区故障时新能源电站及储能站提供的短路电流最大值作为分界点电流i2，计算不同短路电流超标点故障时，新能源电站及储能站并网点残压，取其最小值为u1，设定电压安全裕度δu，令u
1-δu＝u2，得到分界点电压u2。
17.又进一步地，步骤3)中，若区域电网短路电流超标，在精细化短路电流控制方法中，故障期间并网点残压u
t
高于u2时，为避免远方母线短路电流超标，新能源电站及储能站提供较小的短路电流，调整后的斜率系数k
t
的绝对值降低为k1。
18.又进一步地，步骤3)中，若区域电网短路电流超标，在精细化短路电流控制方法中，故障期间并网点残压u
t
低于u2时，为实现低电压穿越要求，新能源电站及储能站提供较大的短路电流，调整后的斜率系数k
t
的绝对值升高为k2，调整后的最大短路电流为i
tmax2
。
19.本发明具有以下有益效果：本发明提出的新能源电站及储能站短路电流控制方法，可以根据系统实际短路电流水平，灵活调整新能源电站及储能站的短路电流控制策略，通过新能源电站和储能站短路电流控制参数调整替代网架结构调整，提升电网的承载能力，优化电网运行与规划。
附图说明
20.图1为本发明新能源电站及储能站的短路电流控制方法的流程图；
21.图2为区域电网短路电流未超标时，新能源电站及储能站原始及优化后的短路电流特征曲线图；
22.图3为区域电网短路电流超标时，新能源电站及储能站原始及未采取精细化短路电流控制策略的短路电流特征曲线图；
23.图4为区域电网短路电流超标时，新能源电站及储能站原始及采取精细化短路电流控制策略的短路电流特征曲线图。
具体实施方式
24.以下将结合附图及实施例，详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实施过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，基于本发明实施例，本领域技术人员在没有做出创新性技术劳动前提下所获得的的其他实施例，都属于本发明保护的实施例。
25.实施例
26.当电力系统发生短路故障引起电压跌落时，新能源电站及储能站的原始短路电流控制策略满足：
[0027][0028]
其中i
t
为短路电流，即动态无功电流，k
t
为斜率系数，u
t
为故障期间并网点残压标
幺值，in为额定电流，u
l
为低电压穿越阈值下限电压标幺值，uh为低电压穿越阈值上限电压标幺值，i
tmax
为最大短路电流。
[0029]
由新能源电站及储能站的原始短路电流控制策略可知，故障期间短路电流主要由3个参数决定：一是斜率系数k
t
；二是最大短路电流i
tmax
；三是低电压穿越阈值上下限电压uh、u
l
。在变流器中对这三个参数进行整定，即可调整调整新能源电站及储能站的短路电流控制策略。
[0030]
本实施例提供一种新能源电站和储能站的短路电流控制方法，流程图如图1所示，用于解决电网供区接入新能源电站和储能站后，短路电流升高甚至超标的问题，提升电网新能源电站和储能站消纳能力。
[0031]
一种新能源电站及储能站的短路电流控制方法，其包括：
[0032]
1)确定新能源电站和储能站的原始短路电流控制策略，得到原始短路电流特征曲线；
[0033]
2)对于新能源电站和储能站密集接入的区域电网，通过大电网仿真计算，得到区域电网短路电流及短路电流超标点，即为区域电网短路电流计算结果；
[0034]
3)根据区域电网短路电流计算结果，调整新能源电站及储能站的短路电流控制参数，实现低电压穿越需求的同时，保证关键母线短路电流未超标；
[0035]
4)调整新能源电站及储能站的短路电流控制参数后，重塑新能源电站及储能站短路电流特征曲线，形成优化后的短路电流控制策略。
[0036]
进一步地，步骤3)中，根据大电网仿真计算结果中，区域电网短路电流是否超标，采用三种不同的短路电流控制策略：
[0037]
(1)若区域电网短路电流未超标，根据新能源电站及储能站的过负荷倍数，提高i
tmax
，对应的短路电流特征曲线斜率系数绝对值提高为k2。如图2所示，为区域电网短路电流未超标时，优化前后新能源电站及储能站的短路电流特征曲线。
[0038]
(2)若区域电网短路电流超标，可直接降低i
tmax
，以及对应的短路电流特征曲线斜率系数绝对值降低为k2。如图3所示，为区域电网短路电流超标时，优化前后新能源电站及储能站的短路电流特征曲线。
[0039]
(3)若区域电网短路电流超标，也可采取以下精细化的短路电流控制方法。设定远区故障时新能源电站及储能站提供的短路电流最大值i2。计算短路故障发生于不同短路电流超标点时，新能源电站及储能站并网点电压，取其最小值为u1，设定电压安全裕度δu，令u
1-δu＝u2，得到短路电流控制策略分界点电压u2。将(u2，i2)作为短路电流控制策略分界点，相较于原始的短路电流控制策略，并网点残压u
t
高于u2时，为避免远方母线短路电流超标，新能源电站及储能站提供较小的短路电流，调整后的斜率系数为k1；并网点残压u
t
低于u2时，为实现低电压穿越要求，新能源电站及储能站提供较大的短路电流，调整后的斜率系数为k2，调整后的最大短路电流为i
tmax2
。如图4所示，为区域电网短路电流超标时，原始电流特征曲线与精细化短路电流控制特征曲线。
[0040]
应用例
[0041]
500kv厂站a通过双回线路与220kv厂站b连接，光伏发电站c通过单回线路连接至220kv厂站b。在特定运行方式下，500kv厂站a的220kv母线三相短路电流计算结果受光伏发电站c的短路电流控制参数影响如表1所示。
[0042]
表1 500kv厂站a的220kv母线三相短路电流计算结果
[0043][0044]
由表1的短路电流计算结果可知，该供区接入光伏发电站c后，500kv厂站a的220kv母线三相短路电流由49.1ka升高至50.7ka，存在短路电流超标现象。光伏发电站c的原始短路电流控制参数k
t
＝2.6，i
tmax
＝1.6，采取非精细化短路电流优化策略，调整短路电流控制参数为k
t
＝1.0，i
tmax
＝1.1后，在未调整网架结构前提下，500kv厂站a的220kv母线三相短路电流达标。
[0045]
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所述技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上和细节上做出修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍需与所附的权利要求书所界定的范围为准。