[发明专利]一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法

说明书

本发明涉及一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法，具体步骤为：获取发生功率不平衡扰动事件后电力系统支路潮流信息及节点频率，将支路潮流信息及节点频率输入至虚拟惯量输出模型，得到临界虚拟惯量值；在电力系统中输入大于等于临界虚拟惯量值的虚拟惯量，运行电力系统。与现有技术相比，本发明具基于对电力系统频率响应模型进行分析，得到适于对电力系统惯量水平评估的虚拟惯量输出模型，求解得到频率的时域表达式，得到保证电力系统频率稳定的系统临界惯量，在系统发生扰动后对整个电力系统进行惯量等效评估求取新能源侧所应提供的虚拟惯量大小，使得新能源侧能够参于电力系统的调频工作，有效解决了新能源接入下的电力系统频率支撑问题。

技术领域

本发明涉及电力系统在线监测与控制领域，尤其是涉及一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法。

背景技术

能源是一个国家社会经济发展的重要基石，保障国家安全的命脉。自从21世纪，人类社会高速发展，能源成为社会的热点问题之一。目前，以煤、石油、天然气为主的一次非再生传统能源正逐步走向枯竭，成为了全球社会进步和经济发展的障碍。为了解决能源危机和全球变暖，越来越多国家对能源结构进行调整，新能源发电厂逐渐取代和补充传统发电厂。

惯量，存在于传统电力系统中的同步发电机和涡轮机的旋转机构中，是电力系统稳定运行的重要参数。研究发现，随着电力系统惯量的降低，扰动对系统的影响越大，频率变化越剧烈，电网稳定性越差，因此很有必要对整个电力系统的惯量水平进行评估。

目前随着清洁能源的发展越来越多的新能源并网运行，例如风电为代表的可再生能源，其输出功率随机性较大、波动性强，往往需要通过电力电子设备实现与电力系统的解耦控制。但是，电力电子设备解耦的电网和发电侧，因为缺少旋转机构，使得风电机组的惯量无法传递到电网中。同时，随着新能源的发展，新能源在电力系统中的渗透率逐步提高，因此使得电力系统的惯量水平逐步降低，难以为系统提供足够惯量支撑，从而影响电力系统运行时的频率稳定性。

为了解决这一问题，虚拟惯量技术孕育而生，虚拟惯量能够使得电力电子设备模拟出发电机转子的运行特性，从而使得新能源部分也能提供惯量保证电力系统的频率稳定。但是，目前对并网运行时应提供多少虚拟惯量没有相关的研究。通常只是简单在电力系统中输入一个较大的恒值虚拟惯量，造成资源的浪费，并且可能造成其他不良影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于虚拟惯量的电力系统控制方法，具体步骤为：获取发生功率不平衡扰动事件后电力系统支路潮流信息及节点频率，将支路潮流信息及节点频率输入至虚拟惯量输出模型，得到临界虚拟惯量值；在电力系统中输入大于等于临界虚拟惯量值的虚拟惯量，运行电力系统；

所述的虚拟惯量输出模型的表达式如下：

其中，H_new为临界虚拟惯量值，ΔP_max为系统中断开的最大机组的容量，rocof_limit为电力系统频率变化率极限值，ΔP_i为电力系统第i台发电机的功功率缺额，S_sys为整个系统的发电机总容量，f为系统节点当前频率值，f_n为系统的额定频值，rocof_limit为电力系统频率变化率极限值。

进一步地，所述的虚拟惯量输出模型的生成方式为：

S1、基于传统电力系统的频率响应等值模型进行求解得到电力系统频率变化特性和时间之间的定量关系；