[发明专利]一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法

说明书

为了研究超临界机组在高风电渗透率地区的调频能力问题，本发明提供一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法，属于超临界机组的仿真分析领域。本发明包括：步骤一：建立超临界机组、风电机组和亚临界机组的协调控制系统及机理模型，并在仅有一次调频、无二次调频的情况下观察各机理模型频差与主蒸汽参数的控制效果，调试出协调控制系统中的配比参数，确定超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递函数；步骤二：根据数学传递函数建立两区域电力系统的调频模型，区域A包括超临界机组、风电机组和亚临界机组，区域B仅包括亚临界机组，区域A和区域B之间频率同步；步骤三：利用建立的两区域电力系统的调频模型和实测数据进行仿真和分析。

技术领域

本发明涉及一种风电机组、超临界机组和亚临界机组的仿真方法，特别涉及一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法，属于超临界机组的仿真分析领域。

背景技术

随着环境问题日益严重，可再生能源的开发利用变得日益重要。风电具有天然的波动性和间歇性，给电网调频带来了极大压力。同时由于受发电效率的限制，目前投入运行的风电机组大多数不具备调频能力，使得电力系统内参与调频机组容量大大减少，因此风电渗透率的提升将对电网的频率稳定造成威胁。

另一方面，截至2017年，我国煤炭占一次能源消费结构的62％。考虑到火电机组在未来很长一段时间内都是我国电力行业的主要支柱及其良好的调频性能，火电机组成为应对大规模风功率扰动的首选机组。超临界机组由于其在热效率、清洁环保上的优越性成为如今火电机组的发展主流，目前已有超过100台的超临界机组已投入运行或已计划建设，我国预计至2020年时超临界机组的装机容量将占火电装机容量的30％以上。因此，超临界机组的调频能力成为电网是否能够应对大规模风电扰动的重要评价指标。

但是，近年来，屡次发生变负荷时超临界机组的主蒸汽温度、压力波动过大，从而导致超临界机组爆管、停运的事件。在风电大规模并网的形势下，超临界机组的运行安全以及经济性问题将不容乐观，需要引起人们的重视。

发明内容

为了研究超临界机组在高风电渗透率地区的调频能力问题，本发明提供一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法。

本发明的一种超临界机组参与风功率消纳的两区域系统调频的仿真方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：建立超临界机组、风电机组和亚临界机组的协调控制系统及机理模型，并在仅有一次调频、无二次调频的情况下观察各机理模型频差与主蒸汽参数的控制效果，调试出所述协调控制系统中的配比参数，进而确定超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递函数；

步骤二：根据确定的超临界机组、风电机组和亚临界机组的数学传递函数建立两区域电力系统的调频模型，两区域包括区域A和区域B，区域A包括超临界机组、风电机组和亚临界机组，区域B仅包括亚临界机组，区域A和区域B之间频率同步；

步骤三：利用建立的两区域电力系统的调频模型和实测数据进行仿真和分析。

优选的是，两区域电力系统的调频模型包括：

区域A的全部机组出力输入区域A汽轮机转子方程获得区域A的输出频率；T_a∑A表示区域A的电网惯性时间常数，β_A表示区域A的自平衡系数；

区域B的全部机组出力输入区别B汽轮机转子方程获得区域B的输出频率；T_a∑B表示区域B的电网惯性时间常数，β_B表示区域B的自平衡系数；

区域A的输出频率与区域B的输出频率相减后与2πT_AB/s相乘，获得R₆；

α_A1输入至亚临界机组数学传递函数G_A1(s)，α_A1表示区域A的第一发电机装机容量占区域A电网总容量的比值；