[发明专利]基于新能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析方法

说明书

本发明涉及电力技术领域，公开了一种基于新能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析方法，包括：S1、建立并网变流器系统的哈密顿函数，并兼顾新能源发电机组的非线性特性，构建含高比例新能源发电机组的并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型；S2、推导出所述含高比例新能源的并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型基于无源性理论的稳定性判据和系统参数稳定域；S3、基于所建立的稳定性判据，从参数设计研究所述含高比例新能源的并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型的稳定性的提升方案。本发明有利于保障具有非线性特性的新能源安全可靠地接入电力系统，减少因新能源发电机组并网因非线性特性引发的停电事故。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种基于新能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析方法。

背景技术

近些年来，开发新能源发电及并网技术成为我国能源可持续发展战略的核心部分。其中，风力、光伏发电由于其可持续性、灵活性和环境友好性等优点得到了国家的重点发展与支持，各地相关新能源发电及并网项目陆续开建。

随着新能源场站的快速发展，其电力系统结构正在发生显著的变化。新能源发电场站大多位于偏远地区，通过长距离输电线路接入电力系统，弱阻尼成为网架存在的固有特征。新能源并网比例的不断提高，也给电力系统的安全稳定运行带来了诸多新的挑战。

高比例新能源接入对电力系统稳定性的影响日益突出，目前含高比例新能源电力系统的暂态建模和分析存在以下问题：含并网变流器的新能源发电机组动态模型不完善，由于大量电力电子装备并入电力系统，使得电力系统的暂态特性受变流器非线性的影响，导致新能源随机波动下系统的稳态工作点在较大范围内变动，难以进行线性化分析，因此有必要研究并网变流器的非线性建模方法，来分析电力系统稳定性。

发明内容

本发明提供一种基于新能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析方法，基于并网变流器的非线性动态建模及稳定性分析，提出适用于电力系统稳定性分析的新能源发电机组非线性特性建模，为具有非线性特性的新能源发电机组加入到电力系统后电力系统的稳定运行提供理论指导和应用参考。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于新能源发电机组非线性特性的电力系统稳定性分析方法，包括：

S1、建立并网变流器系统的哈密顿函数，并兼顾新能源发电机组的非线性特性，构建含高比例新能源发电机组的并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型；

S2、推导出所述含高比例新能源的并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型基于无源性理论的稳定性判据和系统参数稳定域；

S3、基于所建立的稳定性判据，从参数设计研究所述含高比例新能源的并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型的稳定性的提升方案。

作为优化，S1的具体步骤为：

S1.1、综合考虑并网变流器系统的不同拓扑结构和运行工况的影响，根据储能元件和耗散元件的物理特性，构造并网变流器系统的哈密顿能量函数；

S1.2、基于新能源发电机组的非线性特性，建立并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型，以分析含高比例新能源发电机组的变流器的非线性动态响应特性。

作为优化，S3的具体步骤为：

S3.1、找出所述含高比例新能源的并网变流器系统的电路系统的端口哈密顿模型对应的并网变流器系统稳定运行的运行边界和运行约束；

S3.2、基于无源性理论，针对所述运行边界和运行约束提出不同工况下并网变流器的参数优化，为电力系统设计出最优阻尼配置。

作为优化，S3.1的具体步骤为：

基于哈密顿理论的大信号稳定性分析方法，建立并网变流器系统的稳定参数空间和运行边界。