基于汇集点处PMU测量的聚合电源等效惯性常数估测方法研究

为解决传统的转动惯量估测方法对新型电力系统各关键聚合电源的综合惯量估测结果准确性较低的问题,提出了一种基于电网侧相量测量单元(PMU)的聚合电源等效惯性常数估测方法。该方法首先对PMU获取的聚合电源汇集点频率与有功功率变化率数据进行降噪,然后采用Tikhonov正则化算法估测聚合电源的等效惯性常数;最后采用改进的WSCC 9节点系统对该方法进行仿真测试。结果表明所提方法对聚合电源等效惯性常数估测结果具有极高准确性,对测量噪声的鲁棒性强,可用于新型电力系统综合惯量水平估测。

跟网型电化学储能虚拟惯性常数的常数化计算方法

在包含跟网型储能虚拟惯量控制的新型电力系统频率响应(SFR)建模应用中,跟网型储能的虚拟惯性常数具有时变特性,且无法聚合求解系统等效惯性常数,导致不能构建完整的SFR模型。基于此,提出了跟网型电化学储能虚拟惯性常数的常数化计算方法,通过计算具有等效惯性常数-能量支撑效果的常数化虚拟惯性常数,实现系统等效惯性常数的聚合求解。该方法根据能量变化关键节点和动态过程的约束条件,以及跟网型储能虚拟惯量响应的两阶段相异特征,建立了具有最相近能量变化的目标函数,以分段求解常数化虚拟惯性常数。最后,通过建立SFR模型,结合时域仿真法和相关评价指标验证了计算结果的精确性。

风电场等效虚拟惯性时间常数计算

随着风电渗透率不断提高,应用虚拟惯性控制技术解决频率事故下的频率安全问题是未来电网发展的必然需求,含风电虚拟惯性控制的动态频率特性研究也将是电力系统要面临的新问题。文中研究了双馈型风电场等效虚拟惯性时间常数HeqWF的定量表征方法。定义HeqWF并阐明了其物理意义,分析了求解HeqWF与研究电网动态频率特性的关系;建立了含虚拟惯性控制的双馈风电机组简化模型和风电场模型,计算求得了HeqWF频域和时域解析解。通过计算值与仿真值比较验证了HeqWF的正确性和精确性,并探明了HeqWF的时变特性和形成机理。

双馈风机等效惯性时间常数计算及转差率反馈惯量控制策略

通过对并网的双馈风电机组实施惯量控制可以使其在电网频率变化时提供有功功率短时支撑,以改善电网频率偏差。在分析双馈风电机组的数学模型及其控制策略的基础上,建立了含惯量控制的双馈风电机组的简化数学模型,通过计算等效惯性时间常数,对双馈风电机组惯量响应能力进行定量表征,提出将转差率控制应用于矢量控制框架的基于转差率反馈的双馈风电机组惯量控制方法。基于DIgSILENT搭建仿真模型,仿真对比分析表明:转差率反馈惯量控制环节能够在电网负荷波动时减小频率偏差,且转速恢复快,不造成频率的二次跌落。

含风电虚拟惯性响应的电力系统等效惯性时间常数计算

文章研究了含风电虚拟惯性响应的电力系统等效惯量定量计算方法,探究了风电虚拟惯性响应对电力系统惯性耦合特征的定量影响规律。在计算单个风电场等效虚拟惯性时间常数基础上,考虑不同风电渗透率情况,给出了电力系统等效惯性时间常数解析计算表达式,通过仿真算例对电力系统等效惯性时间常数的解析结果进行验证,并分析了电力系统等效惯量的时变特性。

新型电力系统点对网惯性支撑能力在线监测方法

准确及时地监测低惯量新型电力系统中聚合电源汇集点对电网的惯性支撑能力,对于提升系统安全、稳定、经济化运行具有重要意义.为阐明点对网的惯性支撑能力在线监测方法的基本原理,首先对以摇摆方程为基础的电力系统等效惯性常数定义及现有在线监测方法进行回顾;然后,为弥补现有在线监测方法在准确性上的欠缺,创新性地提出基于回归法的等效惯性常数辨识方法,并与在线惯量监测方法结合,构建基于同步相量测量单元的新型电力系统点对网惯性支撑能力在线监测的系统性方法;最后,利用改进的新英格兰10机39节点系统仿真分析,论证了该惯性支撑能力在线监测方法的实时性、准确性及其对新型电力系统的适用性.

并网逆变器虚拟惯性与阻尼的等效及辨识

针对并网逆变器的下垂控制策略与虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略,建立统一的线性化传递函数模型,并提出一种虚拟惯性和阻尼的等效及辨识方法,论证使用等效惯性常数与等效阻尼系数量化并网逆变器参与电网调节能力的合理性。使用等效惯性常数和等效阻尼系数代替中间变量,建立能够统一下垂控制策略与VSG控制策略的线性化传递函数模型。根据所建立的模型,将模型辨识问题简化为参数辨识问题。通过给予并网逆变器输出功率阶跃扰动激励出的功率振荡模态信息,建立系统实际输出与模型输出的时域关系,将参数辨识问题转化为参数优化问题。利用智能优化算法辨识出并网逆变器的等效惯性常数与等效阻尼系数。该辨识方法能够避免模型差分化所带来的误差,精度高,物理意义明确。最后进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性与辨识方法的有效性。

频率响应需求下的储能容量配置方法研究

随着我国“双碳”目标的提出,电力系统的新能源渗透率逐步提高,由于风光等新能源具有随机性和波动性,因此在改善能源结构的同时,对电网也提出了新的挑战。为满足电网调频需求,提出了一种考虑惯量需求的储能容量配置方法。首先,分析同步机的控制结构,计算储能参与调频的不平衡功率分摊。其次,考虑频率变化率和频率偏差的限制条件,根据同步机的惯性常数和额定容量,建立电力系统所能承受的最大功率增量、等效惯性常数以及调差系数等参数之间的数学模型。最后,计算储能系统需要配置的容量和惯量。通过对不同的储能容量进行仿真,验证了该方法能够有效改善系统的频率偏差量,提升电网调频性能,为储能容量配置提供理论依据。

规模性新能源接入对电力系统惯性影响研究

随着“双碳”理念的深入和“十四五”规划的落地实施,新能源开发建设速度不断加快,电力系统将接入大量规模性的新能源。而新能源出力具有较强的波动性与间歇性,且新能源大量替代同步机后,会导致系统惯量水平下降,频率响应特性非正常化,系统抵御功率差额的能力弱化等问题。通过相关理论研究,阐述电力系统频率响应原理,选用直流频率限制控制(FLC)为调频方法论述电力系统频率响应过程及特性,结合实例分析不同新能源渗透率场景下电力系统等效惯性常数的变化规律及对电力系统频率惯性的影响,并提出配置储能是提升系统惯性的有效措施之一。

基于离散信息模型的电力系统汇集点惯量在线监测方法

基于连续物理模型设计的传统惯量监测方法收敛慢,难以准确追踪具有时变特性的虚拟惯量。考虑现代电力系统测量装置输出离散数据的特点,提出一种基于离散信息模型的电力系统汇集点惯量在线监测方法。首先,基于连续时间系统中含惯性常数的数学模型,构建Z域中的等效电机离散传递函数。其次,基于Z域中传递函数的数学结构,采用回归法构造另一等效电机离散传递函数,并在此基础上提出了汇集点等效惯性常数计算方法。最后,采用改进的IEEE9节点系统进行仿真,验证了所提方法的时效性和准确性。研究结果表明,基于离散信息模型的惯量在线监测方法能够在全运行状态下准确测量电源汇集点的转动惯量与虚拟惯量。

基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制

双馈风电机组采用电力电子变流器控制使得机械部分与电气部分解耦,大规模风电并网后电力系统总有效转动惯量下降,增加了系统的调频压力。文中通过对双馈风电机组运行及控制特性的分析,研究给出了反映机组有效储能的等效虚拟惯性时间常数的计算方法,提出了基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制策略。该控制策略通过检测电网频率变化以及动态识别机组运行状态,修改控制参数控制机组有功输出,释放或吸收机组有效动能,对电网提供动态频率支撑。在理论分析基础上进行时域仿真验证,仿真结果表明,双馈风电机组变参数虚拟惯量控制在机组各种运行工况下实现了对系统频率的有效支撑,提高了电力系统频率稳定性,且保证了机组调频过程中自身运行的稳定性。