一种用于电力系统风电场的动态聚合方法及系统与流程

本发明涉及电力系统，并且更具体地，涉及一种用于电力系统风电场的动态聚合方法及系统。

背景技术：

1、为了有效应对日益严重的能源及环境问题，风力发电在世界各国发展迅速。随着大量并网风场对电力系统稳定性的影响逐渐增大，风场动态聚合模型越来越受到重视。现有风场内各机组的频率、电压动态过程各异，风场聚合模型通常只能基于稳态输出功率进行等值，缺乏有效的动态过程聚合机制。由于风场通常由大量风机并联汇流而成，各台机组间的空间分布性和控制差异性较明显，为了避免系统的阶数及非线性度过高，在研究并网风场对电力系统的影响时需要对并联机组进行等值建模。现有风场内各机组的频率、电压动态过程各异，风场聚合模型通常只能基于稳态输出功率进行等值，缺乏有效的动态过程聚合机制。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种用于电力系统风电场的动态聚合方法，包括：

2、针对电力系统风场基于虚拟同步型风机，确定虚拟同步型风机的控制策略，根据所述控制策略，确定电力系统风电场的风机机电方程；

3、对所述风机机电方程进行聚合，以获取聚合风机机电方程模型；

4、将电力系统分布式风轮机作为电力系统风电场的同步发电机组的原动机，并基于所述聚合风机机电方程模型对电力系统分布式风轮机做等值处理，以确定电力系统分布式风轮机的等效惯量模型；

5、基于所述等效惯量模型，以进行电力系统风电场的动态聚合。

6、可选的，根据所述控制策略，确定电力系统风电场的风机机电方程，包括：

7、根据所述控制策略，构建电力系统风电场架构及聚合模型；

8、基于所述电力系统风电场架构及聚合模型，确定电力系统风电场的风机机电方程。

9、可选的，风机机电方程，包括：阻抗匹配方程，聚合风电场汇流母线电压方程和聚合风电场等效同步电抗方程。

10、可选的，聚合风机机电方程模型，包括：

11、

12、其中，αa为聚合后等效角加速度，n为风机台数，2≤h≤n，ph为第h台风机的有功功率，为归一化后的虚拟惯量，为第h台风机机械转矩，为第h台风机电磁功率，ωa为角频率，△ωa为聚合后等效角频率变化率。

13、可选的，等效惯量模型，如下：

14、

15、其中，jw为等效惯量，hw为等效惯量时间常数，sn为系统容量、fn为额定频率，p为转子极对数。

16、可选的，基于所述等效惯量模型，以进行电力系统风电场的动态聚合，包括：将电力系统风电场的等效风速，表征为电力系统风电场当前所能吸收的风能，并将所述风能作为等效惯量的输入变量，将所述输入变量输入至等效惯量模型进行计算，以确定电力系统分布式风轮机的等效惯量，基于确定的等效惯量对电力系统风电场进行调整，以进行电力系统风电场的动态聚合。

17、再一方面，本发明还提出了一种用于电力系统风电场的动态聚合系统，包括：

18、第一计算单元，用于针对电力系统风场基于虚拟同步型风机，确定虚拟同步型风机的控制策略，根据所述控制策略，确定电力系统风电场的风机机电方程；

19、第二计算单元，用于对所述风机机电方程进行聚合，以获取聚合风机机电方程模型；

20、第三计算单元，用于将电力系统分布式风轮机作为电力系统风电场的同步发电机组的原动机，并基于所述聚合风机机电方程模型对电力系统分布式风轮机做等值处理，以确定电力系统分布式风轮机的等效惯量模型；

21、聚合单元，用于基于所述等效惯量模型，以进行电力系统风电场的动态聚合。

22、可选的，根据所述控制策略，确定电力系统风电场的风机机电方程，包括：

23、根据所述控制策略，构建电力系统风电场架构及聚合模型；

24、基于所述电力系统风电场架构及聚合模型，确定电力系统风电场的风机机电方程。

25、可选的，风机机电方程，包括：阻抗匹配方程，聚合风电场汇流母线电压方程和聚合风电场等效同步电抗方程。

26、可选的，聚合风机机电方程模型，包括：

27、

28、其中，αa为聚合后等效角加速度，n为风机台数，2≤h≤n，ph为第h台风机的有功功率，为归一化后的虚拟惯量，为第h台风机机械转矩，为第h台风机电磁功率，ωa为角频率，△ωa为聚合后等效角频率变化率。

29、可选的，等效惯量模型，如下：

30、

31、其中，jw为等效惯量，hw为等效惯量时间常数，sn为系统容量、fn为额定频率，p为转子极对数。

32、可选的，基于所述等效惯量模型，以进行电力系统风电场的动态聚合，包括：将电力系统风电场的等效风速，表征为电力系统风电场当前所能吸收的风能，并将所述风能作为等效惯量的输入变量，将所述输入变量输入至等效惯量模型进行计算，以确定电力系统分布式风轮机的等效惯量，基于确定的等效惯量对电力系统风电场进行调整，以进行电力系统风电场的动态聚合。

33、再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；

34、处理器，用于执行一个或多个程序；

35、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。

36、再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

38、本发明提出了一种用于电力系统风电场的动态聚合方法，包括：针对电力系统风场基于虚拟同步型风机，确定虚拟同步型风机的控制策略，根据所述控制策略，确定电力系统风电场的风机机电方程；对所述风机机电方程进行聚合，以获取聚合风机机电方程模型；将电力系统分布式风轮机作为电力系统风电场的同步发电机组的原动机，并基于所述聚合风机机电方程模型对电力系统分布式风轮机做等值处理，以确定电力系统分布式风轮机的等效惯量模型；基于所述等效惯量模型，以进行电力系统风电场的动态聚合。本发明为风场依据传统电力系统进行动态聚合提供了控制基础，同时聚合后的风场模型阶数及物理特征与传统同步电机相接近，增强了电力电子型电源与以同步机为主导的电力系统的融合性。

技术特征：

1.一种用于电力系统风电场的动态聚合方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述控制策略，确定电力系统风电场的风机机电方程，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述风机机电方程，包括：阻抗匹配方程，聚合风电场汇流母线电压方程和聚合风电场等效同步电抗方程。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合风机机电方程模型，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等效惯量模型，如下：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述等效惯量模型，以进行电力系统风电场的动态聚合，包括：将电力系统风电场的等效风速，表征为电力系统风电场当前所能吸收的风能，并将所述风能作为等效惯量的输入变量，将所述输入变量输入至等效惯量模型进行计算，以确定电力系统分布式风轮机的等效惯量，基于确定的等效惯量对电力系统风电场进行调整，以进行电力系统风电场的动态聚合。

7.一种用于电力系统风电场的动态聚合系统，其特征在于，所述系统包括：

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述根据所述控制策略，确定电力系统风电场的风机机电方程，包括：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述风机机电方程，包括：阻抗匹配方程，聚合风电场汇流母线电压方程和聚合风电场等效同步电抗方程。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述聚合风机机电方程模型，包括：

11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述等效惯量模型，如下：

12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述基于所述等效惯量模型，以进行电力系统风电场的动态聚合，包括：将电力系统风电场的等效风速，表征为电力系统风电场当前所能吸收的风能，并将所述风能作为等效惯量的输入变量，将所述输入变量输入至等效惯量模型进行计算，以确定电力系统分布式风轮机的等效惯量，基于确定的等效惯量对电力系统风电场进行调整，以进行电力系统风电场的动态聚合。

13.一种计算机设备，其特征在于，包括：

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1-6中任一所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种用于电力系统风电场的动态聚合方法及系统，属于电力系统技术领域。本发明方法，包括：针对电力系统风场基于虚拟同步型风机，确定虚拟同步型风机的控制策略，根据所述控制策略，确定电力系统风电场的风机机电方程；对所述风机机电方程进行聚合，以获取聚合风机机电方程模型；将电力系统分布式风轮机作为电力系统风电场的同步发电机组的原动机，并基于所述聚合风机机电方程模型对电力系统分布式风轮机做等值处理，以确定电力系统分布式风轮机的等效惯量模型；基于所述等效惯量模型，以进行电力系统风电场的动态聚合。本发明为风场依据传统电力系统进行动态聚合提供了控制基础。

技术研发人员：张倩茅,谢婉莹,齐晓光,陈长胜,王颖,孟祥坤,张丽洁,陈得治,朱天曈,王骆,徐田丰,霍启迪,陈宇,高雯曼,田家辉,朱劭璇,董家盛,赵凯林,闫家璇
受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14