[发明专利]一种可再生能源接入电网的极限容量计算方法

说明书

本发明公开了一种可再生能源接入电网的极限容量计算方法，属于新能源并网技术领域，首先构建包含支路电流变量的等效电流源π型等值电路，其次推导阻抗支路方程和对地支路方程，然后构建电力网络混合方程组，构建系统达到稳定临界情况下的可再生能源接入最大容量的数学模型，最后构建模型求解方法。本发明方法构建的电力网络方程，可监测物理量增多，使得对网络运行状态的监测性大幅改善；推导出的极限容量边界圆方程组即数学模型，在保证系统稳定的情况下，计算接入极限容量变得简单具体；本发明方法更加简单易行，能够为电力部门安排可再生能源的运行方式提供辅助决策。

技术领域

本发明属于新能源并网技术领域，具体涉及一种可再生能源接入电网的极限容量计算方法。

背景技术

随着国家清洁低碳能源转型战略的大力实施，大规模可再生能源相继并网运行。可再生能源并网运行在解决能源危机和降低温室气体排放的同时，也会带来新的问题。比如其出力受环境因素影响而难以控制，对备用电源要求提高以及给调度运行部门的运行方式安排带来困难等，所以可再生能源在并网时必须确定其在给定负荷情况下的最大容量，以确保电网稳定运行。以往学者在分析时往往采用传统电力网络方程进行仿真计算，极限容量边界确定比较抽象，网络运行状态的监测性不高。

经过查阅相关文献发现，众多学者关于可再生能源并网极限容量的研究，主要基于常规电气元件的π型等值电路基础上进行仿真计算，支路量、电流量很少被作为状态变量来使用，电力网络方程仅由节点电压表示，极限容量边界确定抽象繁琐，可监测物理量较少，电网运行状态监控性不强。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种可再生能源接入电网的极限容量计算方法，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

本发明采用如下技术方案：

一种可再生能源接入电网的极限容量计算方法，包括如下步骤：

S1：构建包含支路电流变量的等效电流源π型等值电路，推导出阻抗支路方程和对地支路方程，构建包含支路电流变量的电力网络方程；

S2：构建系统达到稳定临界情况下的可再生能源接入最大容量的数学模型；

S3：构建模型求解方法。

优选地，电力网络通畅是由线路、变压器等输变电设备组成的，在集中参数电力网络中，通常以π型等值电路模型来对输电设备进行模拟；在S1中，等效电流源π型等值电路包括一条阻抗支路和两条对地支路；设系统中有L条支路和N个节点，则支路阻抗矩阵为Z＝R+jX，为L×L阶矩阵；对地支路导纳矩阵为Y^g＝G^g+jB^g，为N×N阶矩阵；阻抗支路电流向量为I＝I^a+jI^r，为L×N阶矩阵；

设将两条对地支路其中一端接地，另一端并联在节点上，在接地一端注入为0，则用等效电流源表示，其中I_L表示节点注入的电流源；对于每一条接地支路来而言，电流走向经过两条路径，一条是对地电容支路电流I_G，另一条是负荷支路电流I_L，但需明确负荷支路电流I_L不仅包括本回路的电流，还应包括相邻回路的。

优选地，推导阻抗支路方程，首先设节点电压向量为为N×N阶矩阵，其中表示对角线矩阵；

阻抗支路方程为：

ZI＝A^TU； (1)

其中，A表示支路-节点关联矩阵，为N×L阶矩阵；

两边乘以矩阵A，并令Y^k＝Z^-1，得：