[发明专利]基于电压稳定性分析的能源基地风火电占比确定方法

说明书

本发明公开了一种基于电压稳定性分析的能源基地风火电占比确定方法。利用风电大规模并网后风电功率受风速、风力等影响极大，具有随机性、波动性、间歇性的特点，不像传统电源那样易于控制，会对电网中能源基地送端系统的转动惯量、短路容量等产生影响，采用了一种通过分析送端系统电压稳定性确定能源基地风火电占比的方法。本方法不仅能明确能源基地的风火电占比，使得送端尽可能大比例的接入风电，又能保证整个系统的安全稳定运行，对于今后更大规模的发展风电等可再生能源都是十分必要的。

技术领域

本发明属于电网稳定运行检测与评估技术领域，主要应用于能源基地风电和火电占比分配问题，具体涉及基于电压稳定性分析的能源基地风火电占比确定方法。

背景技术

到目前为止，国内外对风火打捆高压直流外送系统送端能源基地的风火电占比问题的研究方法，大多从送端系统的稳定性分析入手。电力系统电压稳定性的研究方法大致可以归纳为最大传输功率法、灵敏度分析法、潮流多解法和雅可比矩阵奇异法(特征值分析法)四大类方法。具体介绍如下：

1)最大传输功率法：以传输功率的极限状态作为静态电压稳定的极限状态，以有功或无功功率的最大值作为判据，这里的最大功率对应于P-V或Q-V曲线的顶点。

2)灵敏度分析法：通过计算在某一干扰下系统变量对扰动的灵敏度来判断系统的稳定性。这一方法计算量小且概念明确，适于分析简单系统，因此在早期研究中得到了广泛应用，现在已不是电压静稳定性分析的主要手段，但是可用于确定系统的薄弱环节和无功补偿装置的安装位置等。

3)潮流多解法：系统潮流方程是一组非线性二阶方程，解的个数和负荷水平有关，以一个稳定解和一个不稳定解的形式成对出现。随着负荷的加重，解的个数也成对减少，当系统接近极限时只剩下一对关于奇异点对称的解，它们会在极限点处融合为一个解。这样可以把解的存在性和个数与系统的电压稳定性和到极限点的距离相结合，以潮流方程研究静态稳定。但是因为缺乏有效的多解算法，实际应用不多。

4)雅可比矩阵奇异法(特征值分析法)：物理意义上的最大传输功率点就是电压稳定临界点；在数学意义上，该点是潮流方程雅可比矩阵的奇异点。矩阵的奇异程度(系统到极限的距离)可以由最小奇异值来反映。特征值分析法中的特征向量和最小奇异值功能相同，两种方法可归为一类。

发明内容

本发明公开了一种基于电压稳定性分析的能源基地风火占比确定方法，利用风电大规模并网后风电功率受风速、风力等影响极大，具有随机性、波动性、间歇性的特点，不像传统电源那样易于控制，会对电网中能源基地送端系统的转动惯量、短路容量等产生影响，采用了一种通过分析送端系统电压稳定性确定能源基地风火电占比的方法。该方法的基本思想是考虑风电大规模接入后对系统的短路容量造成影响，选取电压评估指标有效短路比，推导出有效短路比与风电比例的关系式，考虑直流系统接入后对短路比提出的相关要求，求得满足此要求的风火电比例。所述方法主要包括以下几个步骤：

(1)得出风电加入的有效短路比

给出能源基地仅含火电同步机组时传统意义上的短路比表达式，当考虑风电机组加入后，利用有效短路比作为评估系统电压稳定性的指标，通过在原有短路比的定义式中加入风电场的短路容量和并联电容、同步调相机的无功修正项，得到有效短路比的定义式。

(2)确定最小短路比值

由于本方法研究的系统为风火打捆高压直流外送系统，当直流孤岛系统的接入，需要考虑维持直流孤岛送电规模、送端系统工频过电压、送端系统电压波动等三方面对短路比的要求。通过综合考虑三方面的要求，确定满足规定的最小短路比取值。

(3)得出满足要求的风电比例

根据定义的加入风电后有效短路比的计算式，并且结合直流系统接入时对短路比提出的相关要求，该有效短路比也必须满足，可得出满足此要求下的风火电比例表达式。