[发明专利]估计电力系统的稳定性的方法

说明书

一种管理电力系统的方法，该电力系统包含发电单元(1)、耗电单元(2)、和将该发电单元(1)与该耗电单元(2)连接的配电网络(3)，该方法的特征在于包含如下步骤：估计基于累积的磁能储备和/或动能储备的电力系统的至少一个稳定性参数。

技术领域

本发明涉及管理电力系统的方法、计算机程序以及实现这样方法的管理单元。本发明还涉及实现这样管理方法的电力系统本身。

背景技术

电力系统包含像燃煤发电厂和天然气发电厂、核能发电厂、允许使用水力发电的水坝、像太阳能源或风能源那样的补充可再生能源那样的发电单元。这些发电单元可以聚集成同一个系统。接着，电力系统包含可以是房屋、工厂、车辆等的耗电单元。最后，电力系统包含连接发电单元和耗电单元，以便将电力输送给这些耗电单元的配电网络。

管理电力系统的复杂性源于所述系统不断地经历发电和/或耗电的难以预测变化，然而需要无时无刻保证供需平衡—这在现有技术中未必做得到的事实。

为了满足这种约束，在现有技术中调节配电网络的电压和频率，以便使分配的电压围绕预定设定值保持在正或负5％或10％之间，以及使频率保持在预定设定值(在欧洲，50赫兹)的正或负1％上。在实际中，将配电网络表示成其电行为通过基尔霍夫(Kirchhoff)方程模拟的一组节点和网格。另一方面，网络的频率从存在于发电单元的交流发电机之中的机电耦合中得出。由于这些交流发电机的数量很多，所以它们的每一台都受所有其它交流发电机和设定的行为影响，仿佛配电网络将它的频率强加给每台交流发电机似的，因此受网络的频率影响。这种现象常称为“同步”。

最后，配电网络的实际管理基于测量网络中的一些点上，尤其每个发电单元上的频率、和所有或一些节点上的电压的方法，以及网络的调节试图根据对基尔霍夫方程的求解以便了解整个网络，使电压和频率的值保持在它们的设定值上。为了优化这种手段，像描述在文献EP2330525中的那种那样的解决方案提出了加速这些方程的求解的方法。

文献EP2224570描绘了为与配电网络连接的电力储存设备提供的另一种解决方案。目前，这些手段由于发电单元的总发电量一般是高于耗电单元的总耗电量的数量而可以获得适当结果。因此，由于这种有利状况，配电网络无需特别调整或优化地仍然适用。

如果发电单元就耗电单元的需要而言越来越不重要，则这些耗电单元的需求的突然增加或发电单元中的偶发故障的状况会导致电压下降和/或频率崩溃在整个配电网络上传播的风险。这样的状况可以导致整个或一些电力系统中的配电切断。因此，重要的是，通过处置任何偶发事件和特别不利状况，保证配电系统的稳定性，以便尽可能减少配电切断的情况。

另一方面，目前，电力系统还在发展之中，其发电单元正在多样化、甚至更大份额地包括往往断断续续和更难以管理的可再生能源。同时，耗电单元的需要也不断增加。在这种背景下，还没有可以评估配电网络的未来架构的可靠水平以及保证其管理与现有手段相关的方法。

总而言之，现有技术的手段无法面对最佳管理电力系统的问题。尤其，基于电力模拟—基于基尔霍夫定律的求解、试图实时确定系统的状态的计算手段碰到如下局限性：

-由于配电网络的极大量节点，这些方程求解起来很复杂；

-以光速运动、在网络上的电力系统的组件之间行进的通信数据无法快到足以作出足够快的反应来处置故障在网络上的传播同样以极高速度进行的偶发事件。为此，强制配备专用部件，以便在有故障的情况下争取时间。考虑到物理局限性，实时管理在现实中是不可能的。

最后，需要的是可以最佳地管理电力系统的配电的解决方案。

更精确地说，目的是定义可以提高电力系统的管理，尤其它的稳定性的解决方案。

发明内容