[发明专利]一种风储孤网系统的小干扰稳定性分析方法

说明书

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种风储孤网系统的小干扰稳定性分析方法。其提高了风储孤网系统运行的可靠性。步骤1、确定风储孤网系统的组成；步骤2、根据风储孤网系统的组成，建立风储孤网系统的数学模型；步骤3、根据建立的风储孤网系统数学模型，建立风储孤网系统小干扰线性化矩阵方程；步骤4、求取小干扰线性化矩阵的特征值；步骤5、根据李亚普诺夫线性系统稳定性判据，判断风储孤网系统的小干扰稳定性。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种风储孤网系统的小干扰稳定性分析方法。

背景技术

风力发电是开发利用可再生能源的主要形式，近年来，风电装机容量不断增加，但受风机出力具有空间分散性、时间随机波动性、间歇性、可调度性低等固有缺陷，风电等新能源集中并入传统电网过程中对电网的安全稳定运行带来了新的问题；另外，受电网输送容量和稳定运行要求等因素的限制，电网对新能源的接纳能力不足。风电等新能源的接入改变了电网综合负荷特性，影响电网安全，目前尚无有效应对策略。风储孤网运行技术逐步受到研究人员的广泛重视。风储孤网运行是新能源分散和小规模应用的有效形式，也是实现电网灵活控制和故障后快速恢复的有效支撑。风储孤网系统在运行中具有较大的技术互补优势，通过配置一定的储能容量和二者间功率的协调控制，可以实现对负荷的连续、平稳供电。目前国内外对于大容量风储孤网系统小干扰稳定性分析的研究较少。风储孤网系统的稳定运行是实现局部地区供电的关键问题，如何建立风储孤网系统稳定运行的条件和判据、验证风储孤网系统稳定运行的可行性，这将是风储系统配置、设计和实施控制的基础。因此，从电力系统运行的一般原理出发，研究风储孤网系统的小信号稳定和动态稳定，研究风储孤网系统稳定运行的机理，提出稳定运行条件和判据，从而为风储孤网系统的设计、配置、运行和控制提供理论基础和技术支撑具有重大意义。

特征值分析法为电力系统动态稳定分析最有效的方法之一。借鉴电力系统的小扰动稳定性分析的原理，在风储孤网系统中通过特征值分析不但可以分析状态变量的改变对主导特征值的参与因子和参数变化时主导特征值的变化趋势进行研究，为判断影响风储孤网系统稳定主要影响因素提供了参考；而且，可以得到风储孤网系统各控制模块控制参数、线路阻抗参数的限定范围，从而能够优化控制参数，避免用试错法盲目选取带来的诸多不便。通过对风储孤网系统稳定性的分析可以建立风储孤网稳定运行的动态特性以及运行稳定条件和判据，为风储孤网系统的稳定运行提供理论基础和技术支撑。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种风储孤网系统的小干扰稳定性分析方法，其提高了风储孤网系统运行的可靠性。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括以下几个步骤：

步骤1、确定风储孤网系统的组成；进一步，所述风储孤网系统为孤立电力系统，包括永磁风力发电机、储能电池、能量变换用换流器和逆变器、输电线路、变压器及负荷。

步骤2、根据风储孤网系统的组成，建立风储孤网系统的数学模型；进一步地，(1)建立永磁风力发电机的数学模型；(2)建立用于永磁风力发电机能量变换的换流器的数学模型；(3)建立储能电池的数学模型；(4)建立用于储能电池能量变换的逆变器的数学模型；(5)建立风储孤网系统的变压器、输电线路和负荷的数学模型。

步骤3、根据建立的风储孤网系统数学模型，建立风储孤网系统小干扰线性化矩阵方程。(1)根据风储孤网系统数学模型，建立统一的矩阵方程；

其中，F_风、F_储、F_网分别表示与风电系统、储能系统和交流负载侧网络相关的一阶非线性微分方程组；f_风()、f_储()、f_网()分别表示满足风电系统、储能系统和交流负载侧网络的一阶非线性函数；分别表示风电系统和储能系统状态变量的微分；x_风、x_储、x_网分别表示风电系统、储能系统和交流负载侧网络各状态变量。