[发明专利]提升大型新能源基地稳定性的同步调相机选址方法

说明书

本发明公开了一种提升大型新能源基地稳定性的同步调相机选址方法。首先分别推导出单机新能源设备并网电路中新能源设备的端口导纳模型和同步调相机的导纳模型，并由此得出建立了含同步调相机的电力电子多馈入系统的交互模型，再通过矩阵摄动理论与未考虑同步调相机的新能源系统对比，证明了加装同步调相机后，系统的最小特征值增大，等效于提高了系统的广义短路比，从而增强了系统的稳定性；最后使用枚举法确定安装同步调相机的选址优化以最大程度地提升大型新能源基地稳定性。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，具体涉及一种提升大型新能源基地稳定性的同步调相机选址方法。

背景技术

随着能源转型工作的推进，交流电网局部呈现出多电力电子设备馈入的形态，交流电网电压支撑能力相对变弱，电网表现出低短路比特征，给电力系统的安全稳定运行带来极大挑战。尤其当新能源基地装机容量大且出力高时，容易引起电压稳定问题，常需要加装无功补偿装置来提高电压维持能力。

目前电力系统中广泛采用的动态无功补偿装置主要有静止无功补偿器(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)和同步调相机(含异步同步调相机和同步同步调相机)等，但SVC、STATCOM会与新能源设备之间可能会有较强耦合作用，导致系统存在振荡风险。相比之下，同步调相机具有更优秀的动态电压支撑能力与无功补偿能力。但是，对于在大规模新能源馈入的电力系统中安装同步调相机后的稳定性分析方面，目前尚未有相关研究结论。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种提升大型新能源基地稳定性的同步调相机选址方法，通过进行稳定性分析，能够给出适合当前系统的最优广义短路比的同步调相机的选址，具有选址方案更加全面，能够更大程度地提高系统稳定裕度的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种提升大型新能源基地稳定性的同步调相机选址方法，其特征在于：对新能源基地电力系统进行建模仿真，并计算现有新能源基地电力系统的广义短路比值；根据新能源基地电力系统进行的建模仿真以及系统中的所有变流器节点的情况，计算在建模仿真的基础上在系统中不同节点加装同步调相机得到的广义短路比，把所有方案的广义短路比值对比选出最优的广义短路比。

进一步的，采用如下同步调相机的电力电子多馈入系统的闭环特征方程求解广义短路比：

其中，Q_red为电网接地拉普拉斯矩阵；为克罗内克积运算符号；τ为连接线路R/L比，ω₀为角速度；S_B为新能源设备的额定容量；Y_PED(s)为单个新能源设备的端口导纳矩阵(此处以基于锁相环的变流器为例)；n-p为系统中新能源设备的数量；S_SC为同步调相机额定容量；Y_SC(s)为同步调相机在全局参考系下的端口导纳矩阵。

进一步的，所述单个新能源设备的端口导纳矩阵是基于锁相环的变流器设定。

进一步的，所述同步调相机在全局参考系下的端口导纳模型为：

式中：