一種長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，包括：結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響，在原有的電力系統(tǒng)頻率控制中增加風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)；利用建立的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響進(jìn)行長時(shí)間尺度仿真分析。本發(fā)明所述長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中電力系統(tǒng)頻率仿真速度慢、電力設(shè)備運(yùn)行安全性差和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性差等缺陷，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)頻率仿真速度快、電力設(shè)備運(yùn)行安全性好和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地，涉及一種長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，電力系統(tǒng)頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，電網(wǎng)的頻率反應(yīng)了電力系統(tǒng)有功功率和負(fù)荷之間的平衡關(guān)系，是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要控制參數(shù)，與廣大用戶的電力設(shè)備以及發(fā)電設(shè)備本身的安全和效率有著密切的關(guān)系。電力系統(tǒng)的頻率偏差，不僅對(duì)電能用戶和電力系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行都造成危害，還會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成大面積停電，甚至使整個(gè)電力系統(tǒng)瓦解。
[0003]隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，電力需求急劇上升，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，電能質(zhì)量要求越來越高。另一方面隨著新能源發(fā)電電力系統(tǒng)的建立，尤其是風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和調(diào)度模式產(chǎn)生了重大影響。風(fēng)力發(fā)電和傳統(tǒng)能源發(fā)電的最大區(qū)別是其一次能源不可控，使得風(fēng)力發(fā)電具有隨機(jī)波動(dòng)性和間歇性等特征。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)通常認(rèn)為負(fù)荷不可控，發(fā)電可控，因而可通過調(diào)整發(fā)電機(jī)組的出力來適應(yīng)負(fù)荷變化以保證電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。隨著風(fēng)電滲透率的逐漸增加，這種控制模式在一些時(shí)段，如負(fù)荷低谷時(shí)段，已難于保證頻率穩(wěn)定。加之我國風(fēng)能資源和負(fù)荷之間的不匹配特點(diǎn)決定了我國風(fēng)電開發(fā)多采用大容量集中開發(fā)，遠(yuǎn)距離輸送，集中接入電網(wǎng)的開發(fā)模式，對(duì)電力系統(tǒng)的頻率和聯(lián)絡(luò)線功率控制提出了更高的要求。
[0004]因此，在傳統(tǒng)發(fā)電資源調(diào)控能力有限的情況下，有必要研究新能源功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率的影響進(jìn)行仿真分析。但是現(xiàn)有還沒有任何一種仿真軟件是針對(duì)電力系統(tǒng)頻率分析而專門建立的。目前電力系統(tǒng)仿真軟件主要有:⑴邦納維爾電力局開發(fā)的BPA程序和電磁暫態(tài)程序EMTP ;⑵曼尼托巴高壓直流輸電研究中心開發(fā)的PSCAD/EMTDC程序；⑶德國西門子公司研制的電力系統(tǒng)仿真軟件NET0MAC ;⑷中國電力科學(xué)研究院開發(fā)的電力系統(tǒng)分系綜合程序PSASP ;(5) Math Works公司開發(fā)的科學(xué)與工程計(jì)算軟件MATLABm。主要功能分別是:
BPA程序主要用來計(jì)算潮流和暫態(tài)穩(wěn)定。此外，自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)與區(qū)域聯(lián)絡(luò)線功率控制相結(jié)合，由若干機(jī)組共同承擔(dān)電力系統(tǒng)或區(qū)域功率偏差值，可以使潮流能更快收斂[2]。PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序主要用于分析電力系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下受到各種干擾時(shí)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為；
EMTP程序主要用于計(jì)算電力系統(tǒng)中電磁暫態(tài)過程；
PSCAD/EMTDC軟件開發(fā)是為了研究高壓直流輸電電力系統(tǒng)，PSCAD/EMTDC的典型應(yīng)用是計(jì)算電力系統(tǒng)遭受擾動(dòng)或參數(shù)變化時(shí)，參數(shù)隨時(shí)間變化的規(guī)律，此外PSCAD/EMTDC軟件廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電、FACTS控制器的設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)諧波分析及電力電子領(lǐng)域的仿真計(jì)算。
[0005]NET0MAC的主要功能是:潮流計(jì)算、電磁暫態(tài)計(jì)算和機(jī)電暫態(tài)計(jì)算、參數(shù)優(yōu)化、頻率響應(yīng)等；
PSASP的功能主要有穩(wěn)態(tài)分析、故障分析和機(jī)電暫態(tài)分析。
[0006]總之，EMTP主要用來進(jìn)行電磁暫態(tài)過程數(shù)字仿真，PSCAD/EMTDC、NET0MAC主要進(jìn)行電磁暫態(tài)和控制環(huán)節(jié)的仿真，BPA、PSASP主要進(jìn)行潮流和機(jī)電暫態(tài)數(shù)字仿真。MATLAB主要進(jìn)行控制環(huán)節(jié)的數(shù)字仿真研究。但對(duì)于頻率調(diào)節(jié)，只能仿真電力系統(tǒng)受到大擾動(dòng)后的頻率暫態(tài)響應(yīng)。在文獻(xiàn)[3]中通過自行定義AGC控制模塊，利用PSS/E進(jìn)行頻率仿真，來研究控制模式的選擇對(duì)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)頻率控制的影響。雖考慮到電力系統(tǒng)中的長期動(dòng)態(tài)過程和頻率控制中的部分因素，但仍是為分析電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)應(yīng)如何控制頻率而設(shè)計(jì)的。因此，對(duì)于研究互聯(lián)電網(wǎng)短期和中長期頻率調(diào)節(jié)，這些軟件都不能很好地滿足要求。而用MATLABm建?？梢匝芯炕ヂ?lián)電網(wǎng)短期和中長期頻率控制及相關(guān)問題，但是MATLAB仿真時(shí)間有限，對(duì)于較長時(shí)間尺度的負(fù)荷變化或者發(fā)電機(jī)功率變化，不能很好地進(jìn)行頻率仿真分析。參考文獻(xiàn)如下:
[1]李廣凱，李庚銀.電力系統(tǒng)仿真軟件綜述.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào).2005年6月.[2]張艷，毛曉明，陳少華.電力系統(tǒng)計(jì)算分析軟件包——中國版BPA.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2008年12月.[3]陳琰，邱家駒，黃志龍，郭佳田.華東與福建聯(lián)網(wǎng)后頻率控制策略的研究.電網(wǎng)技術(shù).2002年6月.[4]劉樂，劉嬈，李衛(wèi)東.互聯(lián)電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)仿真電力系統(tǒng)的研制.電網(wǎng)技術(shù).2009年4月.在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在電力系統(tǒng)頻率仿真速度慢、電力設(shè)備運(yùn)行安全性差和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性差等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)頻率仿真速度快、電力設(shè)備運(yùn)行安全性好和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，包括:
a、結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響，在原有的電力系統(tǒng)頻率控制中增加風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)；
b、利用建立的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響進(jìn)行長時(shí)間尺度的仿真分析。
[0009]進(jìn)一步地,所述步驟a,具體包括:
al、利用功率譜密度分析方法，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析風(fēng)電場(chǎng)的功率波動(dòng)特性，確定各種負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性；
a2、將風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)的有功/頻率控制數(shù)學(xué)模型，加入電力系統(tǒng)頻率控制中，建立風(fēng)電場(chǎng)頻率控制模型；利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立火電機(jī)組、水電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)的慣性控制、一次調(diào)頻和二次調(diào)頻數(shù)學(xué)模型，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)。
[0010]進(jìn)一步地,所述步驟al,具體包括:
①讀取能量管理電力系統(tǒng)EMS的負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率預(yù)測(cè)結(jié)果，分析負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率的波動(dòng)特性；
②根據(jù)波動(dòng)情況，按秒級(jí)劃分，確定各個(gè)時(shí)段的負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)特性；
確定風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)特性的操作，是指研究表明風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性有其規(guī)律性，利用風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，用功率譜密度分析方法分析這種風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性。
[0011]進(jìn)一步地,所述步驟a2,具體包括:
建立風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)有功/頻率控制數(shù)學(xué)模型，與火電機(jī)組、水電機(jī)組一起，形成多元能源聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率控制，利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立各發(fā)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)頻率控制仿真模型；
用代數(shù)平衡方程代替快速變化過程，并假設(shè)調(diào)速器根據(jù)一次調(diào)頻的調(diào)差系數(shù)立即動(dòng)作，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)；
將風(fēng)電功率波動(dòng)特性作為輸入，分析長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)情況。
[0012]進(jìn)一步地,所述步驟b,具體包括:
bl、建立多區(qū)域聯(lián)合自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)模型，首先建立單區(qū)域頻率控制模型，其次考慮其他區(qū)域的頻率控制模型，進(jìn)而建立多區(qū)域聯(lián)合頻率控制；
b2、仿真分析負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響，確定電力系統(tǒng)備用調(diào)整容量。
[0013]進(jìn)一步地,所述步驟b2,具體包括:
b21、將風(fēng)電功率波動(dòng)特性作為輸入，分析電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)情況；b22、根據(jù)電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真情況和各機(jī)組的調(diào)整功率，計(jì)算確定電力系統(tǒng)各機(jī)組的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻備用調(diào)整容量；
b23、根據(jù)計(jì)算得到的電力系統(tǒng)備用調(diào)整容量，調(diào)度安排電力系統(tǒng)備用旋轉(zhuǎn)容量，分析功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率的影響，確定電力系統(tǒng)的備用調(diào)整容量。
[0014]進(jìn)一步地,所述步驟b22,具體包括:
①確定各機(jī)組的一次調(diào)頻備用調(diào)整容量，已知機(jī)組的調(diào)差系數(shù)R，和電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)Λ f,機(jī)組的一次調(diào)頻有功功率計(jì)算公式是P= Δ f/R ；
②確定調(diào)頻機(jī)組的二次調(diào)頻備用調(diào)整容量，在編寫程序時(shí)，將二次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)存在一個(gè)數(shù)組，最后調(diào)用數(shù)組，可得到電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)調(diào)整過程中，各調(diào)頻機(jī)組的二次調(diào)頻備用調(diào)整容量；
③最后，將電力系統(tǒng)各機(jī)組的備用調(diào)整容量發(fā)給調(diào)度，安排各機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用調(diào)整容量，以維持電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
[0015]進(jìn)一步地，在步驟b23中，所述分析功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率的影響，確定電力系統(tǒng)的備用調(diào)整容量的操作，具體包括:
①當(dāng)負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率處于平穩(wěn)波動(dòng)特征時(shí)，電力系統(tǒng)的頻率和備用調(diào)整容量不會(huì)發(fā)生很大變化；
②當(dāng)負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率處于上升波動(dòng)特征時(shí)，分開考慮:對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率減小，備用調(diào)整需要增加；對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率增加，備用容量減??；
③當(dāng)負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率處于下降波動(dòng)特征時(shí)，分開考慮:對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率增加，備用調(diào)整減?。粚?duì)于風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率減小，備用容量需要增加。
[0016]進(jìn)一步地，在步驟b23中，所述負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率變化趨勢(shì)，包括上升、下降和平穩(wěn)二種波動(dòng)特征。
[0017]本發(fā)明各實(shí)施例的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，由于包括:結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)功率隨機(jī)波動(dòng)性對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響，在原有的電力系統(tǒng)頻率控制中增加風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)；利用建立的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響進(jìn)行長時(shí)間尺度的仿真分析；可以長時(shí)間尺度仿真分析負(fù)荷波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，提前設(shè)置各能源電力系統(tǒng)的備用容量，從本質(zhì)上減小電力系統(tǒng)的頻率變化，并在此基礎(chǔ)上提高各能源的利用率；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中電力系統(tǒng)頻率仿真速度慢、電力設(shè)備運(yùn)行安全性差和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性差的缺陷，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)頻率仿真速度快、電力設(shè)備運(yùn)行安全性好和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0019]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法的流程示意圖；
圖2為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)的曲線示意圖；
圖3為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中表示電力系統(tǒng)一天中負(fù)荷的變化情況圖；
圖4為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中表示電力系統(tǒng)的頻率變化情況圖；
圖5為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中電力系統(tǒng)在matlab仿真電力系統(tǒng)中頻率變化情況圖；
圖6為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中負(fù)荷變化2%、風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制、以及電力系統(tǒng)頻率變化情況圖；
圖7為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中負(fù)荷變化2%、風(fēng)電場(chǎng)不參與電力系統(tǒng)頻率控制、以及電力系統(tǒng)頻率變化情況圖；
圖8為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中負(fù)荷變化3%時(shí)單區(qū)域電力系統(tǒng)頻率變化情況圖；
圖9為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中負(fù)荷變化3%時(shí)多區(qū)域聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率變化情況圖；
圖10為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中負(fù)荷或風(fēng)電場(chǎng)功率變化曲線
圖；
圖11為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中負(fù)荷變化和電力系統(tǒng)功率變化的曲線圖；圖12為本發(fā)明長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法中風(fēng)電場(chǎng)功率變化和電力系統(tǒng)功率變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]電力系統(tǒng)在一個(gè)同步的頻率下運(yùn)行，產(chǎn)生的電能和消耗的電能必須平衡，如果發(fā)生的電能過剩，同步發(fā)電機(jī)將加速，電力系統(tǒng)頻率增加；反之，發(fā)電機(jī)將減速，電力系統(tǒng)頻率下降。然而，由于風(fēng)電機(jī)組本身固有的隨機(jī)性和波動(dòng)性等特性，使得風(fēng)電功率具有隨機(jī)波動(dòng)性。隨著風(fēng)電滲透率的不斷增加，電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定受到了不利影響。在電力系統(tǒng)發(fā)生頻
率大幅度降低事故時(shí)，電力系統(tǒng)的慣性對(duì)于頻率降低的變化起到了決定性作用--摜性越
低，電力系統(tǒng)頻率降低得越快。由于風(fēng)機(jī)大多采用電力電子裝置，使得電磁功率與機(jī)械功率解耦，無法向電網(wǎng)提供慣性響應(yīng)，隨著風(fēng)電滲透率的不斷提高，電力系統(tǒng)的慣性系數(shù)逐漸減小,從而使風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的頻率安全性和穩(wěn)定性成為一大難題。加之各國并網(wǎng)導(dǎo)則對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率控制的要求，且研究表明風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)較風(fēng)機(jī)功率小，且我國風(fēng)電開發(fā)方式多采用大規(guī)模集中接入方式，許多國家電力工作者逐步開始研究風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制策略。
[0023]因此，根據(jù)相關(guān)研究和風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)有功/頻率控制數(shù)學(xué)模型，與火電機(jī)組、水電機(jī)組一起，形成多元能源聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率控制。鑒于在現(xiàn)有的電力系統(tǒng)仿真軟件里，還沒有一款專門針對(duì)電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)仿真而設(shè)計(jì)，所以一般都用Matlab/Simulink搭建機(jī)組頻率控制模型，分析負(fù)荷波動(dòng)時(shí)電力系統(tǒng)頻率變化。但是Matlab/Simulink仿真時(shí)間有限，不利于調(diào)度部門提前控制，設(shè)置電力系統(tǒng)備用調(diào)整容量。長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真是指鑒于短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的時(shí)間一般為一天到一周，風(fēng)電場(chǎng)短期功率預(yù)測(cè)時(shí)間一般為f48h，均用于安排調(diào)度計(jì)劃，針對(duì)一天到一周的負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)，電力系統(tǒng)頻率 波動(dòng)仿真時(shí)間變長。因此，提出一種長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法。
[0024]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1-圖12所示，提供了一種長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法。該長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，體現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)頻率控制的前瞻性，即在原來的電力系統(tǒng)頻率控制中增加風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制，提出多元能源電力系統(tǒng)頻率控制策略，利用功率譜密度分析方法分析風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)情況，利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立區(qū)域內(nèi)各大電機(jī)組如火電機(jī)組、水電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，從而建立仿真平臺(tái)；可長時(shí)間尺度仿真分析負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，提前設(shè)置各能源電力系統(tǒng)的備用容量，從本質(zhì)上減小電力系統(tǒng)的頻率變化，并在此基礎(chǔ)上提高各能源的利用率。
[0025]本實(shí)施例的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，可以結(jié)合負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)輸出功率預(yù)測(cè)結(jié)果，分析各種負(fù)荷波動(dòng)和發(fā)電機(jī)功率波動(dòng)(如風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng))特性，以及對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響，進(jìn)行長時(shí)間尺度(如以天計(jì)的一到兩天)仿真分析；對(duì)電力系統(tǒng)頻率考核限值，包括頻率考核上限((50+0.2) Hz )和頻率考核下限((50-0.2) Hz )，頻率運(yùn)行在此范圍內(nèi)即合格；二次調(diào)頻是指在電力系統(tǒng)負(fù)荷和發(fā)電機(jī)有功功率發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，控制使電力系統(tǒng)頻率恢復(fù)到穩(wěn)定值。[0026]參見圖1，本實(shí)施例的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，可以采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響，在原有的電力系統(tǒng)頻率控制中增加風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響進(jìn)行分析；功率波動(dòng)指風(fēng)電場(chǎng)秒級(jí)功率波動(dòng)；功率譜密度是指對(duì)于具有連續(xù)頻譜和有限平均功率的信號(hào)或噪聲，表示其頻譜分量的單位帶寬功率的頻率函數(shù)；該操作具體包括以下步驟:
(1)利用功率譜密度分析方法，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析風(fēng)電場(chǎng)的功率波動(dòng)特性，確定各種負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性；步驟⑴具體包括:
①讀取能量管理電力系統(tǒng)EMS的負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率預(yù)測(cè)結(jié)果，分析負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率的波動(dòng)特性；
②根據(jù)波動(dòng)情況，按秒級(jí)劃分(例如，可以將一天中的波動(dòng)情況以秒級(jí)為單位)，確定各個(gè)時(shí)段的負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)特性；
這里，確定風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)特性，是指研究表明風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性有其規(guī)律性，利用風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，用功率譜密度分析方法分析這種風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性；
⑵將風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)的有功/頻率控制，加入電力系統(tǒng)頻率控制中，建立風(fēng)電場(chǎng)頻率控制模型；利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立火電機(jī)組、水電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)的慣性控制、一次調(diào)頻和二次調(diào)頻數(shù)學(xué)模型，以建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)；
步驟⑵具體為:建立風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)有功/頻率控制數(shù)學(xué)模型，與火電機(jī)組、水電機(jī)組一起，形成多元能源聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率控制，利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立各發(fā)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)頻率控制仿真模型，用代數(shù)平衡方程代替快速變化過程，并假設(shè)調(diào)速器根據(jù)一次調(diào)頻的調(diào)差系數(shù)立即動(dòng)作，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)，將風(fēng)電功率波動(dòng)特性作為輸入，分析長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)情況；
在步驟⑵中，還可以用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立各種發(fā)電廠頻率控制模型；
在步驟⑵中，還可以用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立電力系統(tǒng)頻率控制模型；這里，電力系統(tǒng)包括火電廠、水電廠和風(fēng)電場(chǎng)，共同參與電力系統(tǒng)頻率控制；頻率控制包括慣性控制、一次調(diào)頻和二次調(diào)頻(AGC)；
在步驟⑵中，準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法具體為:基于時(shí)間尺度分解，用平衡方程代替快速變化過程；采用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法，可以降低模型的復(fù)雜度，大大減少計(jì)算時(shí)間；
準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)建模是指將元件動(dòng)態(tài)方程與電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方程組合起來，建立描述電力系統(tǒng)中長期動(dòng)態(tài)過程的微分-代數(shù)-差分方程，電力系統(tǒng)達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)意味著上一次負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)所引起的暫態(tài)過程已經(jīng)結(jié)束，而負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)功率新的波動(dòng)尚未發(fā)生，電力系統(tǒng)在每個(gè)計(jì)算斷面上均處于暫態(tài)平衡狀態(tài)；但是暫態(tài)平衡點(diǎn)并非意味著中期狀態(tài)變量從此不再變化；整個(gè)電力系統(tǒng)在快速變化過程將在負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)的推動(dòng)下不斷從一個(gè)暫態(tài)平衡點(diǎn)跳到另一個(gè)暫態(tài)平衡點(diǎn)；這樣通過一系列暫態(tài)平衡點(diǎn)就可以描述電力系統(tǒng)頻率的長時(shí)間尺度變化過程，實(shí)現(xiàn)長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真；
⑶建立多區(qū)域聯(lián)合自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)模型，首先建立單區(qū)域頻率控制模型，其次考慮其他區(qū)域的頻率控制模型，進(jìn)而建立多區(qū)域聯(lián)合頻率控制；可以實(shí)現(xiàn)多區(qū)域聯(lián)合調(diào)頻，減小各區(qū)域負(fù)擔(dān)，提高頻率控制質(zhì)量； 在步驟⑶中，還可以建立多區(qū)域聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率控制模型，以減小受擾動(dòng)區(qū)域的頻率控制負(fù)擔(dān)；
⑷仿真分析負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響，確定電力系統(tǒng)備
用調(diào)整容量；
步驟⑷具體為:將風(fēng)電功率波動(dòng)特性作為輸入，分析電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)情況。根據(jù)電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真情況，計(jì)算確定電力系統(tǒng)各機(jī)組的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻備用調(diào)整容量，用于調(diào)度安排電力系統(tǒng)備用旋轉(zhuǎn)容量，從而可以應(yīng)對(duì)各種負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)，減少電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)，保持電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，增加電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用調(diào)整容量的經(jīng)濟(jì)性；該操作具體包括:
①確定各機(jī)組的一次調(diào)頻備用調(diào)整容量，已知機(jī)組的調(diào)差系數(shù)R，和電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)Λ f,機(jī)組的一次調(diào)頻有功功率計(jì)算公式是P= Δ f/R ；
②確定調(diào)頻機(jī)組的二次調(diào)頻備用調(diào)整容量，在編寫程序時(shí)，將二次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)存在一個(gè)數(shù)組，最后調(diào)用數(shù)組，可得到電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)調(diào)整過程中，各調(diào)頻機(jī)組的二次調(diào)頻備用調(diào)整容量。
[0027]③最后，將電力系統(tǒng)各機(jī)組的備用調(diào)整容量發(fā)給調(diào)度，安排各機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用調(diào)整容量，以維持電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定；
在步驟⑷中，對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性,可以利用長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)，分析對(duì)電力系統(tǒng)頻率的影響；
在步驟⑷中，確定電力系統(tǒng)備用調(diào)整容量，根據(jù)電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)情況和各機(jī)組的調(diào)整功率，確定各機(jī)組一次調(diào)頻容量和二次調(diào)頻容量；
在步驟⑷中，負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率變化趨勢(shì)包括上升、下降和平穩(wěn)三種波動(dòng)特征；分析功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率的影響，確定電力系統(tǒng)的備用調(diào)整容量包括:
①當(dāng)負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率處于平穩(wěn)波動(dòng)特征時(shí)，電力系統(tǒng)的頻率和備用調(diào)整容量不會(huì)發(fā)生很大變化；
②當(dāng)負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率處于上升波動(dòng)特征時(shí)，分開考慮:對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率減小，備用調(diào)整需要增加；對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率增加，備用容量可以減??；
③當(dāng)負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率處于下降波動(dòng)特征時(shí)，分開考慮:對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率增加，備用調(diào)整可以減?。粚?duì)于風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率減小，備用容量需要增加。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述實(shí)施例的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，至少可以達(dá)到以下有益效果:
⑴可以通過對(duì)風(fēng)電場(chǎng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，在頻率上分析風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性，能夠充分利用各種信息，如實(shí)時(shí)的天氣預(yù)報(bào)信息，且使用范圍廣，評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確，可以有效的分析風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性；
⑵加入了風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制，風(fēng)電機(jī)組的功率特性具有快速性、暫態(tài)性，常規(guī)機(jī)組具有延時(shí)性、持續(xù)性，兩者協(xié)調(diào)各自發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)；另一方面提高了電力系統(tǒng)的慣性調(diào)節(jié)系數(shù)，減小了擾動(dòng)瞬間電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)和調(diào)度電力系統(tǒng)調(diào)頻壓力，也在一定程度上提高了電力系統(tǒng)頻率的恢復(fù)速度，增加了電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的接納能力和風(fēng)電場(chǎng)的可調(diào)度性；
(3)應(yīng)用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立各機(jī)組頻率控制模型，計(jì)算各個(gè)時(shí)段的穩(wěn)態(tài)情況，減小了模型的復(fù)雜性，提高了仿真計(jì)算速度，可以長時(shí)間尺度仿真電力系統(tǒng)的頻率變化；
⑷可以建立多區(qū)域聯(lián)合頻率控制，提高了頻率控制穩(wěn)定性，減小了各區(qū)域的調(diào)頻負(fù)
擔(dān)；
(5)針對(duì)電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)仿真結(jié)果，確定電力系統(tǒng)各機(jī)組的備用調(diào)整容量，包括一次調(diào)頻容量和二次調(diào)頻容量，方便調(diào)度提前控制，超前謀劃，以保證電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定。
[0029]具體地，可以通過以下具體實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0030]從風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)特性來看，風(fēng)電場(chǎng)的單位時(shí)間調(diào)節(jié)速率較常規(guī)電廠更快。在電網(wǎng)故障或特殊運(yùn)行方式下，風(fēng)電場(chǎng)有功功率降低速度甚至可以達(dá)到每分鐘20%的裝機(jī)容量。此時(shí)，若風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻控制除了可以減輕電力系統(tǒng)的調(diào)頻壓力外，也在一定程度上加快了電力系統(tǒng)頻率的恢復(fù)速率。
[0031]而大電網(wǎng)之間的互聯(lián)是世界各國電網(wǎng)發(fā)展的共同經(jīng)驗(yàn)?？鐓^(qū)域互聯(lián)、跨國互聯(lián)是大電網(wǎng)發(fā)展到一定階段的必然趨勢(shì)。大區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)中要保持和提高電能質(zhì)量，保證聯(lián)絡(luò)交換功率計(jì)劃運(yùn)行，改善機(jī)組控制調(diào)節(jié)性能，發(fā)揮大電網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)越性，這和多區(qū)域聯(lián)合頻率控制有著密切的關(guān)系。
[0032]因此，利用上述實(shí)施例的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，結(jié)合現(xiàn)有先進(jìn)的調(diào)頻技術(shù)一風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制和多區(qū)域聯(lián)合頻率控制，通過編程實(shí)現(xiàn)長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真效果:
⑴首先利用Matlab建立負(fù)荷波動(dòng)模型，并建立三區(qū)域聯(lián)合頻率控制模型；
⑵其次是利用長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，編程實(shí)現(xiàn)三區(qū)域聯(lián)合頻率控制；對(duì)比分析:①長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法的優(yōu)越性；②風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制的優(yōu)越性；③聯(lián)合區(qū)域頻率控制參與電力系統(tǒng)頻率控制的優(yōu)越性。④負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率變化的影響。
[0033]在上述實(shí)施例中，負(fù)荷擾動(dòng)模型的建立:將白噪聲序列和多個(gè)不同時(shí)期的正弦信號(hào)疊加，通過修改正弦信號(hào)的周期，可在不影響正態(tài)分布特性的情況下使負(fù)荷擾動(dòng)滿足不同的仿真要求:
⑴針對(duì)一天負(fù)荷變化數(shù)據(jù)(86400s)，利用長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法建立的三區(qū)域電力系統(tǒng)頻率仿真電力系統(tǒng)，能夠很好地仿真電力系統(tǒng)頻率的變化，如圖3和圖4所示，圖3表示電力系統(tǒng)一天中負(fù)荷的變化情況，圖4表示電力系統(tǒng)的頻率變化情況。
[0034]而基于Matlab仿真平臺(tái)建立的三區(qū)域電力系統(tǒng)頻率仿真電力系統(tǒng)，對(duì)于仿真電力系統(tǒng)一天或更長時(shí)間尺度的負(fù)荷變化，仿真時(shí)間有限，僅能反應(yīng)電力系統(tǒng)在800多秒的頻率變化情況，如圖5所示。
[0035]⑵負(fù)荷變化2%時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制時(shí)，電力系統(tǒng)頻率的變化情況，如圖6所示。
[0036]在負(fù)荷變化瞬間，電力系統(tǒng)的頻率降到49.987Hz，在電力系統(tǒng)的AGC動(dòng)作后，電力系統(tǒng)的頻率升高到50.006Hz,電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)時(shí)間為11s。
[0037]如果風(fēng)電場(chǎng)不參與電力系統(tǒng)頻率變化，電力系統(tǒng)的頻率變化如圖7所示。
[0038]在負(fù)荷變化瞬間，電力系統(tǒng)的頻率降到49.9855Hz，在電力系統(tǒng)的AGC動(dòng)作后，電力系統(tǒng)的頻率升高到50.009Hz,電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)時(shí)間為17s。
[0039]由此可見，在負(fù)荷變化瞬間，若風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制，可以明顯減小電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)量和波動(dòng)時(shí)間。
[0040]⑶隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各級(jí)電網(wǎng)的互聯(lián)成為電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，因此利用長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，能夠建立多區(qū)域聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率控制。以下部分為分析單區(qū)域頻率控制和多區(qū)域聯(lián)合頻率控制，電力系統(tǒng)頻率變化情況。負(fù)荷變化3%時(shí)，若有風(fēng)電場(chǎng)的區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行調(diào)頻工作，電力系統(tǒng)的頻率變化情況如下圖8所
/Jn ο
[0041]由圖8可見，針對(duì)于3%的負(fù)荷變化，電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)為-0.075Hz~0.018Hz。而多區(qū)域聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率控制效果如圖9所示。
[0042]由圖9可見，針對(duì)于3%的負(fù)荷變化，電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)為-0.0244Hz^0.014Hz。對(duì)比可見，針對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)，聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率控制的優(yōu)越性，同時(shí)可以減小電力系統(tǒng)的備用
調(diào)整容量。
[0043]⑷通過Matlab建立負(fù)荷波動(dòng)模型和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)模型，分析其對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響。
[0044]假設(shè)負(fù)荷或風(fēng)電場(chǎng)功率變化如下圖10所示；
針對(duì)于負(fù)荷變化，電力系統(tǒng)功率變化如圖11所示；針對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)功率變化，電力系統(tǒng)頻率變化如下圖12所示:由此可見，負(fù)荷升高時(shí)電力系統(tǒng)頻率降低，負(fù)荷降低時(shí)，電力系統(tǒng)頻率升高；而風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)，電力系統(tǒng)頻率變化趨勢(shì)與負(fù)荷變化情況相反。
[0045]綜上所述，本發(fā)明上 述各實(shí)施例的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，針對(duì)于電力系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)，能夠仿真電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)變化過程，從長時(shí)間尺度分析電力系統(tǒng)頻率變化情況；同時(shí)利用風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制策略和聯(lián)合電力系統(tǒng)多區(qū)域頻率控制策略，分析電力系統(tǒng)頻率變化，體現(xiàn)該方法的前瞻性和智能性。
[0046]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，其特征在于，包括: a、結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響，在原有的電力系統(tǒng)頻率控制中增加風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)頻率控制，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)； b、利用建立的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響進(jìn)行長時(shí)間尺度的仿真分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，其特征在于，所述步驟a，具體包括: al、利用功率譜密度分析方法，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析風(fēng)電場(chǎng)的功率波動(dòng)特性，確定各種負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性； a2、將風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)的有功/頻率控制數(shù)學(xué)模型，加入電力系統(tǒng)頻率控制中，建立風(fēng)電場(chǎng)頻率控制模型；利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立火電機(jī)組、水電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)的慣性控制、一次調(diào)頻和二次調(diào)頻數(shù)學(xué)模型，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，其特征在于，所述步驟al，具體包括: ①讀取能量管理電力系統(tǒng)EMS的負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率預(yù)測(cè)結(jié)果，分析負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率的波動(dòng)特性； ②根據(jù)波動(dòng)情況，按秒級(jí)劃分，確定各個(gè)時(shí)段的負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)特性； 確定風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)特性的操作，是指研究表明風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性有其規(guī)律性，利用風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，用 功率譜密度分析方法分析這種風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，其特征在于，所述步驟a2,具體包括: 建立風(fēng)電場(chǎng)參與電力系統(tǒng)有功/頻率控制數(shù)學(xué)模型，與火電機(jī)組、水電機(jī)組一起，形成多元能源聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率控制，利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法建立各發(fā)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)頻率控制仿真模型； 用代數(shù)平衡方程代替快速變化過程，并假設(shè)調(diào)速器根據(jù)一次調(diào)頻的調(diào)差系數(shù)立即動(dòng)作，建立長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率仿真平臺(tái)； 將風(fēng)電功率波動(dòng)特性作為輸入，分析長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，其特征在于，所述步驟b，具體包括: bl、建立多區(qū)域聯(lián)合自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)模型，首先建立單區(qū)域頻率控制模型，其次考慮其他區(qū)域的頻率控制模型，進(jìn)而建立多區(qū)域聯(lián)合頻率控制； b2、仿真分析負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率控制的影響，確定電力系統(tǒng)備用調(diào)整容量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，其特征在于，所述步驟b2,具體包括: b21、將風(fēng)電功率波動(dòng)特性作為輸入，分析電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)情況；b22、根據(jù)電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真情況和各機(jī)組的調(diào)整功率，計(jì)算確定電力系統(tǒng)各機(jī)組的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻備用調(diào)整容量； b23、根據(jù)計(jì)算得到的電力系統(tǒng)備用調(diào)整容量，調(diào)度安排電力系統(tǒng)備用旋轉(zhuǎn)容量，分析功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率的影響，確定電力系統(tǒng)的備用調(diào)整容量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，其特征在于，所述步驟b22,具體包括: ①確定各機(jī)組的一次調(diào)頻備用調(diào)整容量，已知機(jī)組的調(diào)差系數(shù)R，和電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)Λ f,機(jī)組的一次調(diào)頻有功功率計(jì)算公式是P= Δ f/R ； ②確定調(diào)頻機(jī)組的二次調(diào)頻備用調(diào)整容量，在編寫程序時(shí)，將二次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)存在一個(gè)數(shù)組，最后調(diào)用數(shù)組，可得到電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)調(diào)整過程中，各調(diào)頻機(jī)組的二次調(diào)頻備用調(diào)整容量； ③最后，將電力系統(tǒng)各機(jī)組的備用調(diào)整容量發(fā)給調(diào)度，安排各機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用調(diào)整容量，以維持電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，其特征在于，在步驟b23中，所述分析功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率的影響，確定電力系統(tǒng)的備用調(diào)整容量的操作，具體包括: ①當(dāng)負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率處于平穩(wěn)波動(dòng)特征時(shí)，電力系統(tǒng)的頻率和備用調(diào)整容量不會(huì)發(fā)生很大變化； ②當(dāng)負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率處于上升波動(dòng)特征時(shí)，分開考慮:對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率減小，備用調(diào)整需要增加；對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率增加，備用容量減?。? ③當(dāng)負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率處于下降波動(dòng)特征時(shí)，分開考慮:對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率增加，備用調(diào)整減小；對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)有功功率波動(dòng)，電力系統(tǒng)的頻率減小，備用容量需要增加。.
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的長時(shí)間尺度電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)仿真方法，其特征在于，在步驟b23中，所述負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功功率變化趨勢(shì)，包括上升、下降和平穩(wěn)三種波動(dòng)特征。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK103474986SQ201310370610
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】姚旭, 曹銀利, 蒲天驕, 于汀, 王瑋, 張鵬, 付嘉渝, 賈懷森, 李曉虎, 孫英云, 晉朝雨 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 甘肅省電力公司, 中國電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)