一种考虑风电接入后对送端电网稳定的控制方法及系统

本发明属于电网控制，涉及一种考虑风电接入后对送端电网稳定的控制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着清洁能源发电需求的快速提升，水电、风电、光伏等多类型清洁能源得到大规模开发。其中风力发电是目前可再生能源开发利用中技术较成熟、具有一定规模化开发和商业化发展前景的发电方式之一。大规模的风电并网，会存在显著的随机性、间歇性，可控性相对偏低，有功功率的输出难以调控、波动性偏大等问题，同时风电并网使得电力系统的电力电子接口更多，电力系统的稳定机理本质将会发生变化，会将对电力系统稳定问题带来巨大的挑战。另一方面，对于传统发电与风电机组集群联合外送系统，由于风电机组与同步机组间功率特性的差异使得系统的稳定问题变得更加复杂，其中，风机的接入方式、风电的接入比例、风机的接入位置等诸多因素均会对送端电网的稳定性产生一定程度影响。

3、目前，在风电影响系统暂态稳定的分析方面现有的技术主要采用时域仿真分析，时域仿真法通过对系统微分代数方程组的求解，以获取随时间改变同时，系统代数量和状态量的变化轨迹，在众多评估方式中，时域仿真法往往较为可靠，是研究电力系统暂态稳定最基础的方法，大量关于风机并网对系统暂态稳定性影响的研究是基于时域仿真分析的方法展开，只是对于不同的研究系统，往往可能得出不同的结论。但是采用时域仿真分析缺乏对系统暂态稳定特性变化内在本质的深入分析，因此，揭示系统暂态稳定特性变化机理是研究难点和关键点之一。与此同时，前有研究采用阻抗分析法对风机并网进行等效简化时，仅仅考虑单一的风机出力变化对系统稳定性带来的影响，缺少对故障期间风机简化后在不同的接入位置以及不同接入方式之下的渗透率的改变对系统暂态稳定的影响方面的内在机理对比和分析。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种考虑风电接入后对送端电网稳定的控制方法及系统，本发明基于风机的不同时刻的等效外特性和等面积定则，分别采用风机等容量替换同步机方式和风机直接接入两种接入方式改变风电渗透率，以此研究风机不同的接入方式、容量比例、接入位置等不同影响因素对系统功角稳定性的内在影响机理，总结其相关影响规律，以确定合适的风电接入比例和最佳的风机接入位置，旨在能够有效的促进新能源消纳，减少弃风浪费，降低电网运行风险，提高电网稳定裕度和安全运行水平。

2、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

3、一种考虑风电接入后对送端电网稳定的控制方法，包括以下步骤：

4、针对含有风电机组并网的目标系统，引入风电渗透率指标，分别构建在不同运行工况、考虑风电渗透率之后的等效模型，且将等效模型并入电网；

5、对于故障期间风电机组的接入分别考虑风机不同的接入方式接入电网，在接入方式下改变风电渗透率，确定不同接入方式下最优风电渗透率的配给方案；

6、保持风机接入方式不变，逐渐改变风机接入位置，引入风机接入位置指标，计算其对同步机功率特性的影响以及暂稳变化趋势，确定最佳风机接入位置。

7、作为可选择的实施方式，还包括以下步骤：

8、以极限切除时间和极限切除角为评价指标来反应暂态功角稳定性的变化趋势，以此进行校验不同情况下能够增强系统功角稳定性的最优风电渗透率和风机最佳接入位置。

9、作为可选择的实施方式，构建在不同运行工况、考虑风电渗透率之后的等效模型的具体过程包括：风电机组采用双馈风电机组模型分析，新能源经高压传输线路传输至受端单机无穷大电源，系统风电渗透率为k，在不同运行工况之下对风机进行简化等效，分析风电接入对送端同步机功角稳定的影响。

10、作为可选择的实施方式，所述不同运行工况包括故障之前、故障期间以及故障清除后。

11、作为进一步的，建模时，系统故障之前，风电机组仅向系统输出有功功率，此时将双馈风机等效为一个恒定负电阻；

12、系统发生故障期间，双馈风机等效为一个可变负电阻和一个可变负电抗并联在并网口，其值则与并网点的电压和有功无功输出有关；

13、在故障清除后期，双馈风机的有功无功输出达到恒定值，与故障前基本一致。

14、作为可选择的实施方式，接入方式包括风机等容量替换同步机方式和风机直接接入方式，其中风机等容量替换同步机方式为送端同步机与风机有功总出力不变，在保证系统不发生失稳以及高压穿越失败的情况之下，逐渐增加风机的有功出力替代同步机；风机直接接入方式为保证送端同步机出力不变，逐渐增加风机的有功出力来增大风电渗透率。

15、作为可选择的实施方式，确定不同接入方式下最优风电渗透率的配给方案的具体过程包括：根据不同公开下关于风电渗透率的系统等效模型，求出相应情况下的自阻抗与转移阻抗带入同步机功率特性方程，获得同步机功角特性曲线偏移变化，由等面积定则，确定加速面积和减速面积变化情况，确定不同接入方式下能够使系统保持稳定的最优风电渗透率。

16、作为可选择的实施方式，确定最佳风机接入位置的具体过程包括：保持风机接入方式不变，利用等容量替换方式，逐渐改变风机接入位置，接入位置逐渐远离送端同步机而靠近受端无穷大电源，得到考虑风机接入位置指标之后的系统等效模型和送端同步机功率特性方程，计算双馈风电机组等效之后的系统模型的自阻抗与互阻抗，带入同步机功率特性方程求解，获得同步机功角特性曲线偏移变化，由等面积定则，确定加速面积和减速面积变化情况，得出系统送端暂稳变化趋势进而确定实际系统允许运行条件下的最佳风机接入位置。

17、一种考虑风电接入后对送端电网稳定的控制系统，包括：

18、等效模型构建模块，被配置为针对含有风电机组并网的目标系统，引入风电渗透率指标，分别构建在不同运行工况、考虑风电渗透率之后的等效模型，且将等效模型并入电网；

19、最优风电渗透率确定模块，被配置为对于故障期间风电机组的接入分别考虑风机不同的接入方式接入电网，在接入方式下改变风电渗透率，确定不同接入方式下最优风电渗透率的配给方案；

20、最佳风机接入位置确定模块，被配置为保持风机接入方式不变，逐渐改变风机接入位置，引入风机接入位置指标，计算其对同步机功率特性的影响以及暂稳变化趋势，确定最佳风机接入位置。

21、作为可选择的实施方式，还包括校验模块，被配置为以极限切除时间和极限切除角为评价指标来反应暂态功角稳定性的变化趋势，以此进行校验不同情况下能够增强系统功角稳定性的最优风电渗透率和风机最佳接入位置。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、本发明提出一种考虑风电接入后对送端电网稳定的控制方法，根据双馈风电机组的暂态特性，考虑风电渗透率参数k和风机并网位置参数m再对并网风机在不同运行工况之下进行等效简化，将其等效为有关于渗透率参数k和风机并网位置参数m的阻抗等效模型。

24、本发明对于渗透率的改变考虑了不同风机接入方式之下的风电渗透率改变对系统暂态稳定性的影响，而非单一的风机接入方式，以此在不同的运行工况之下选择有利于系统暂态稳定的不同的最优风电渗透率，解决了高比例风电并网带来的消纳问题，减少弃风浪费，提高了系统稳定裕度和安全运行水平。

25、本发明考虑风机接入位置变化对系统暂态稳定的影响，并且综合分析了风机并网位置，风电渗透率与暂态稳定性的交互影响关系，得到能够有利于系统暂态稳定性的最佳风机接入位置的提供方案。