[发明专利]评估同步电网中新能源极限接入能力的实验方法及系统

说明书

本发明公开了一种评估同步电网中新能源极限接入能力的实验方法及系统。在给定的网架结构和负荷水平下，确定初始开机方式，并搭建RTDS实验仿真平台。通过故障扫描，找出使得电网暂态安全裕度最低的制约故障。若所有故障下，系统均能保持暂态稳定，则根据同步机组对暂态电压的轨迹灵敏度排序，将灵敏度最低的开机机组替换为新能源出力，并重新扫描新方式下的暂态稳定性，不断迭代关闭同步机组，直至系统暂态失稳。当系统存在局部暂态失稳问题时，采取一定的改善措施解决制约故障风险后，继续迭代，最终得到受制于全局性暂态不安全问题的电网新能源的极限接入量。本发明能够为电网的发展规划和方式安排提供理论支撑。

技术领域

本发明涉及一种评估同步电网中新能源极限接入能力的实验方法及系统，属于电力系统及其自动化技术领域。

背景技术

随着电子电子化的新能源机组的大规模并网，使得以同步发电机多质量块、惯性、阻尼运动、机电暂态过程为特征的传统交流电网的系统特性发生深刻变化。由于新能源机组通常通过逆变器并网，没有转动惯量，且基本不提供短路电流，大幅降低了枢纽电站的短路容量，交流系统强度及系统整体惯量水平均大幅下降，系统的电压、频率等稳定面临新的巨大挑战。目前新能源耐频、耐压能力低，且基本不参与电网调频、调压，电网的暂态调节能力也大幅下降。

近年来，我国的新能源装机容量快速增长，但是受制于系统的调峰能力、送出通道、暂态安全等因素影响，新能源的消纳问题相对突出，而系统的暂态稳定安全是限制新能源消纳能力的关键因素。如何量化评估特定同步电网中新能源的极限接入能力已经成为迫切需要解决的技术难题，该难题的突破将对保证新能源并网后系统的安全稳定运行具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种评估同步电网中新能源极限接入能力的实验方法及系统，以解决在多个不确定边界条件下量化评估电网极限能力的难题，给电网的规划发展和运行方式安排提供技术支撑。本发明针对，基于RTDS(实时数字仿真仪，Real TimeDigital Simulator)仿真平台的搭建，通过实验迭代的方法，在求取特定电网中新能源的极限接入量的同时，给出提高系统暂态稳定水平的控制措施、元件参数的设置建议以及实现最大接纳能力的开机方式需求。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种评估同步电网中新能源极限接入能力的实验方法，包括如下步骤：

步骤S1，基于搭建好的RTDS实验仿真平台，以预先确定的扫描故障集进行故障扫描，找出使得系统暂态安全裕度最低的制约故障，若系统暂态安全裕度大于零，则转步骤S2，否则，转步骤S3；

步骤S2，基于当前运行方式，以单台同步机组为单位，逐个关机，并同步增加新能源出力，维持系统功率平衡，分别仿真分析制约故障下各同步机组对系统电压的轨迹灵敏度；根据灵敏度排序，将灵敏度最低的同步机组替换为新能源出力，并转步骤S1；

步骤S3，当系统暂态失稳的形式为非频率稳定问题时，则针对具体问题，在局部电网增加补强措施，并转步骤S1；

当系统暂态失稳的形式为频率稳定问题时，则增加新能源一次调频功能，重新进行故障扫描：若系统的暂态失稳形式转为非频率稳定问题，则针对具体问题，在局部电网增加补强措施，并转步骤S1；若系统的暂态安全裕度大于零，则转步骤S2；否则，恢复最后一台被替换的同步机组，此时并网的新能源量为给定负荷方式下的极限接入能力。

进一步地，所述RTDS实验仿真平台根据给定的同步电网网架结构和负荷水平搭建，其初始开机方式通过以下步骤确定：

获取系统的总负荷P_L、系统与外网之间的交直流联络线的功率交换总和P_line、系统有功损耗P_loss、各同步机组的最小技术出力P_imin，其中i＝1,2……n，n为系统中所有同步机组的总台数，以及各同步机组的历史开机时间排序T₁＞T₂…＞T_i…＞T_n；