直流外送系统最小惯量需求评估:多调频资源特性差异考量
2025-02-12 21:32
No.1339348399220334592
技术概要
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本技术方案涉及惯量评估技术,旨在提出一种评估直流外送系统最小惯量需求的方法,特别考虑了不同调频资源的支撑特性差异。该方法首先对直流外送系统中的调频资源在典型控制方式下的频率响应进行详细分析,进而计算出系统所需的最小惯量,以确保系统的稳定性和可靠性。
背景技术
针对“双高”系统在有功扰动下的调频资源稀缺化问题,新能源与高压直流参与系统的惯量支撑和频率调节受到广泛关注,相关文献对此进行了详尽的探讨与研究。已有技术研究了高比例新能源在频率调节中的作用机制,提出了多种调频资源共同参与虚拟惯量支撑以及一次调频的控制策略。 文献《闵勇,陈磊,刘瑞阔,等.电力系统频率动态中惯量与惯量响应特性辨析[J].中国电机工程学报,2023,43(3):855-868.MIN Yong,CHEN Lei,LIU Ruikuo,etal.Analysis on characteristics of inertia and inertial response in powersystem frequency dynamics[J].Proceedings ofthe CSEE,2023,43(3):855-868.》深入分析了同步惯量、异步电机的虚拟惯量以及双馈风力发电机组(DFIG)的惯量之间的协调问题。 文献《严干贵,张礼珏,赵伟哲,等.基于虚拟同步发电机的光-储调频控制策略研究[J].东北电力大学学报,2017,37(3):1-6.Yan Gangui,Zhang Lijue,Zhao Weizhe,etal.Strategic Studies on Frequency-modulated Controlling of Photovoltaic-Energy Storage System Based on Virtual Synchronous Generator[J].Journal ofNortheast Electric Power University,2017,37(3):1-6.》通过对储能逆变器采用虚拟同步的控制策略,使得光伏与储能系统能够协同工作,整体表现出与同步发电机相似的特性,以实现稳定的外部输出。 文献《张海峥,张兴,李明,等.一种有功备用式光伏虚拟同步控制策略[J].电网技术,2019,43(2):514-520.》提出了一种针对光伏虚拟同步的控制策略,旨在使传统光伏逆变器具备调频与调压的功能,进一步提升光伏发电系统的稳定性和可靠性。 文献《陈亦平,程哲,张昆,等.高压直流输电系统孤岛运行调频策略[J].中国电机工程学报,2013,33(4):96-102.》表明,适当调整一次调频与特高压直流输电死区值(frequency limit controller,FLC)的范围,可以有效减轻系统在频率方面的周期性振荡现象。 文献《申志鹏,朱介北,李斌,等.基于柔性直流输电系统的双边惯量和阻尼模拟控制方案[J].高电压技术,2021,47(10):3505-3518.》、《吴限,李梓锋,李卫东,等.背靠背直流互联系统主动频率响应控制策略[J].高电压技术,2022,48(1):232-244.》提出了一种基于特高压直流输电系统的双边虚拟惯量控制方案,该方案能够为交流系统提供所需的惯量支撑。 由于系统惯量支撑来源的多样化发展,系统对最小惯量的需求也随之发生变化。目前,已有相关文献对系统的最小惯量评估进行了研究。 文献《Wu,L.,Infield,et al.Towards anAssessment ofPower SystemFrequency Support From Wind Plant-Modeling Aggregate Inertial Response[J].IEEE Transactions on Power Systems:APublication ofthe Power EngineeringSociety,2013,28(3).》基于改进的频率响应模型(system frequency response,SFR),对风机在系统调频中参与的等效虚拟惯量进行了估算。但仅局限于风电场站层面,未能充分反映在非同步电源调频下电力系统的等效惯量变化情况。 文献《周涛,陈中,王毅,等.计及异步电机频率响应的电力系统最低惯量评估[J].电力系统保护与控制,2022,50(20):22-31.》建立了考虑异步电机影响的频率响应模型,通过整合频率特征约束并应用遗传算法,实现了对含异步电机的电网最小惯量需求的评估。 文献《王宝财,孙华东,李文锋,等.考虑动态频率约束的电力系统最小惯量评估[J].中国电机工程学报,2022,42(1):114-127.》对有无调速系统在频率偏差约束下进行分析,并根据各电源特性建立系统频率响应模型,以评估系统的最小惯量。 文献《李东东,孙雅茹,徐波,等.考虑频率稳定的新能源高渗透率电力系统最小惯量与一次调频容量评估方法[J].电力系统保护与控制,2021,49(23):54-61.》以最低频率限值为动态频率稳定约束条件,建立了大扰动下系统最小惯量与一次调频容量评估模型,分别估算了系统最小惯量和一次调频容量。 文献《GUHuajie,YANRuifeng,SAHATK.Minimumsynchronousinertiarequirementofrenewablepowersystems[J].IEEETransactionsonPowerSystems,2018,33(2):1533-1543.》提出了一种同步惯性约束的经济调度算法,以确保满足频率控制所需的最低同步惯量。 上述现有文献尚未综合考虑多调频资源支撑特性差异对系统频率动态安全的影响,难以适用于含多类型调频资源的弱支撑直流外送系统,因而开展其最小惯量需求评估对新能源基地安全、高效、持续送出具有重要意义。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
辛业春  李国庆  张光南  江守其  王丽馨  王威儒  李成钢  董洪达  曹慧  李沛
技术所属: 东北电力大学  国网吉林省电力有限公司电力科学研究院
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