[发明专利]风电高渗透电网系统的等效惯量预测方法

说明书

本发明公开了一种风电高渗透电网系统的等效惯量预测方法，包括计算风电机组等效虚拟惯量时间常数；构建风电高渗透电网的等效惯量计算公式；获取风电高渗透电网系统的历史数据和待预测日的参数数据；采用灰色关联算法在获取的历史数据中选取待预测日的相似日；构建等效惯量预测初始模型并训练得到等效惯量预测模型；将待预测日的参数数据输入到等效惯量预测模型得到最终的待预测日的风电高渗透电网系统的等效惯量预测结果。本发明建立风电机组虚拟惯量与转速之间的解析关系，给出考虑风电机组虚拟惯量的系统等效惯量表达式，并对其特性进行分析，实现了对短期系统等效惯量进行较高精度的预测；而且本发明方法的准确性高且可靠性好。

技术领域

本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种风电高渗透电网系统的等效惯量预测方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保证电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。

目前，风电机组的大规模并网，使得具有转动惯量的常规同步电源被不断替代。区别于同步电源，风电等非同步电源均通过电力电子换流器和电网接口，与系统频率解耦，有功功率扰动下不能够为电网主动提供惯量支撑，导致电力系统惯量水平大幅降低、频率调节能力弱化。因此，对于风力发电电网系统的等效惯量计算，就对电网具有重要意义。

但是，目前的电网系统的惯量计算方法，只考虑了传统同步机组的旋转惯量。而随着风力发电的大规模并网，现有的计算方法已经无法精确计算或预测风电高渗透电网系统的等效惯量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确性高且可靠性好的风电高渗透电网系统的等效惯量预测方法。

本发明提供的这种风电高渗透电网系统的等效惯量预测方法，包括如下步骤：

S1.根据风力发电系统的参数，计算风电机组等效虚拟惯量时间常数；

S2.根据步骤S1得到的风电机组等效虚拟惯量时间常数，构建风电高渗透电网的等效惯量计算公式；

S3.获取风电高渗透电网系统的历史数据；

S4.获取待预测日的参数数据；

S5.采用灰色关联算法，在获取的历史数据中选取待预测日的相似日；

S6.基于NGBoost集成学习模型，构建等效惯量预测初始模型，并采用选定的相似日的数据对等效惯量预测初始模型进行训练，得到等效惯量预测模型；

S7.将待预测日的参数数据输入到步骤S6得到的等效惯量预测模型，得到最终的待预测日的风电高渗透电网系统的等效惯量预测结果。

步骤S1所述的根据风力发电系统的参数，计算风电机组等效虚拟惯量时间常数，具体包括如下步骤：

风机捕获的机械功率P_w表示为：

式中ρ为空气密度；A为风机扫风面积；v为风速；λ为叶尖速比且为转子转速，R为叶轮半径，β为桨距角，C_P(λ,β)为风能利用系数且λ_i为中间参数且

当ω＜ω_min时，风电机组虚拟惯性时间常数H_w为H_w＝0；

当ω_min≤ω≤ω_max时，风电机组虚拟惯性时间常数H_w为