[发明专利]一种用于确定直流输电系统承载新能源能力的方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于确定直流输电系统承载新能源能力的方法及系统，属于电力系统领域。本发明方法包括：获取新能源实际发出的有功功率和直流输电系统传输的有功功率；获取开断后交流线路的有功功率；判断交流线路开断后是否存在交流线路过负荷及电压越限；调整电网运行方式；判断电网是否存在交流线路过负荷以及电压越限；针对电网直流输电系统施加可引起过电压威胁的故障扰动；确定电网新能源发电机组端口母线是否存在过电压，获取电网大功率不对称负荷引起的电压和电流不平衡度，输出直流输电系统承载新能源能力。本发明评估电网运行过程中新能源最大出力水平和直流传输功率，提供了一套可靠的新能源和直流系统承载能力评估方法。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，并且更具体地，涉及一种用于确定直流输电系统承载新能源能力的方法及系统。

背景技术

我国西北地区风电资源丰富，大容量集中并网是风电开发利用的基本形式，由于西北电网内部新能源消纳能力有限，因此利用特高压直流输电系统将风电与火电打捆输送至东部负荷地区，是保障新能源消纳的重要技术手段。截至2019年，西北电网9回直流的总外送规模将达到5471万千瓦，形成了新疆和宁夏两大多落点直流群，两大直流群近区汇集的新能源规模超过全网新能源规模的八成。

由于新能源汇集站通常位于电网的末端，短路电流水平较小，因此电网的无功电压灵敏度高，过剩的容性无功功率易导致电网电压升高。高压直流输电系统正常运行时，换流站需配置大容量的容性无功补偿装置，在直流单、双极闭锁故障冲击下，由于滤波器延时退出，大量的容性无功功率将注入到交流电网，会使近区电压冲击提升，若电压升高幅度超过新能源高压耐受能力则会引起新能源脱网。此外，直流逆变侧交流短路故障等冲击下，可能导致逆变站发生换相失败，直流送电有功功率也将会短时阻断，该过程中，直流整流侧出现大量无功盈余，也会因电网电压提升而威胁近区新能源并网安全。

为了促进新能源消纳，需要准确评估新能源和直流系统的承载能力，目前常用的计算电网对新能源消纳承载能力的方法有典型日分析法和时序仿真法。典型日分析法选取新能源出力最大而负荷最小的极端情况进行单点测算。时序仿真法通过模拟新能源出力特性和负荷特性时间序列，逐时段模拟电网的电力平衡情况。这些方法是从电网规划角度出发研究电网可接纳的最大的新能源装机容量，缺乏考虑电网在稳定性约束条件下的承载能力。在实际电网调度中，系统的稳定特性随着电网结构的发展不断变化，现有的方法无法准确评估新能源和直流系统的承载能力。

发明内容

本发明公开了一种用于确定直流输电系统承载新能源能力的方法，包括：

步骤1.1获取直流输电系统承载参数，根据承载参数建立电网潮流计算模型和稳定计算模型，根据电网潮流计算模型和稳定计算模型获取新能源实际发出的有功功率和直流输电系统传输的有功功率；

步骤1.2对电网内的大于或等于220kV电压等级的N条交流线路逐一进行N-1开断潮流分析，获取开断后交流线路的有功功率；

步骤1.3判断交流线路开断后是否存在交流线路过负荷及电压越限，若是执行步骤1.4，否则执行步骤1.6；

步骤1.4调整电网运行方式，所述调整电网运行方式包括：投切无功补偿装置或转移交流潮流措施；

步骤1.5判断电网是否存在交流线路过负荷以及电压越限，若是执行1.6，否则执行1.21；

步骤1.6针对电网直流输电系统施加可引起过电压威胁的故障扰动；

步骤1.7确定电网新能源发电机组端口母线是否存在过电压，所述的过电压为母线电压为电网新能源发电机组端口母线额定电压的1.2倍，若存在执行步骤1.21，否则执行步骤1.8；

步骤1.8获取电网大功率不对称负荷引起的电压和电流不平衡度；

步骤1.9判断电压和电流不平衡度是否达到门槛值，若是则执行步骤1.21，否则执行步骤1.10；