[发明专利]多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力计算方法

说明书

本发明公开一种多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力计算方法，其中，所述方法包括：获取稳态数学模型和状态空间模型；根据所述稳态数学模型和状态空间模型归纳稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件；根据多维的约束条件遍历搜索得到满足多维约束条件的所有功率运行点，共同构成系统稳定运行区域；根据所述稳定运行区域掌握不同功率水平下系统稳定运行边界的变化特征，得到多类型电源配比与系统功率传输能力的关系。该方法定量评估了多类型电源配比不同时直流外送系统的功率传输能力，从而可以通过优化选取多类型电源的配比来提高系统功率传输能力。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定分析技术领域，具体涉及一种多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力计算方法。

背景技术

随着可再生能源的快速发展，多类型电源打捆常规直流外送系统已经成为了新型电力系统中的重要组成部分。然而，当送端电源有功出力配比不同的时候，由于系统稳态运行点发生变化，可能导致系统无法满足维持稳态运行的各类约束；且随着可再生能源大规模并网以及其他大容量电力电子装置的广泛应用，送端交流系统的强度相对减弱，各装备间交互作用愈发强烈，可能会引发新的稳定问题，从而使系统功率传输能力受限甚至出现不稳定现象。

针对电力电子化电力系统的功率传输能力研究大多以直流系统、新能源并网系统、新能源经直流送出系统为研究对象。目前已有研究采用临界短路比、最大传输有功功率(maximum available power，MAP)等指标来衡量电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的稳定运行极限，研究了静止同步补偿器、电压源换流器型高压直流输电对LCC-HVDC最大可传输功率的影响；且已有研究基于等效同步发电机模型、受控电流源特性，进一步考虑控制环路的动态过程，分析新能源并网变换器的功率传输能力。

已有研究讨论了新能源并网变换器有功、无功输出对LCC-HVDC功率传输能力的影响，且有部分研究讨论了风、火两类电源的配比对风火打捆直流外送系统小信号稳定性的影响，然而上述研究均未综合考虑小信号稳定性和多维稳态运行约束条件后的系统功率传输能力，且仅涉及了两类不同电源配比情况。随着高比例新能源接入电力系统，多类型异构电源经直流送出系统快速发展，如风光水打捆经LCC-HVDC外送系统，在送端电源配比不同时，系统功率传输能力不同，尤其在低水电出力情况下系统可能无法稳定运行在额定状态，此时涉及到多类型电源的出力配比优化问题，增加了分析和研究的复杂度。

发明内容

本发明旨在提供一种多类型电源打捆直流外送系统功率传输能力计算方法，该方法既兼顾了小信号稳定约束和多维稳态运行约束，又考虑了风、光、水等多类型异构电源配比多样性，可以简单高效地定量评估风、光、水等不同电源配比不同时直流外送系统的功率传输能力，从而可以通过优化选取风、光、水等电源的配比来提高系统功率传输能力。

为了达成上述目的，本发明采用的具体方案如下：

本发明第一方面提出了一种多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取稳态数学模型和状态空间模型；

步骤2：根据所述稳态数学模型和状态空间模型归纳稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件；

步骤3：根据所述稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件组成的多维约束条件搜索得到满足所述多维约束条件的所有功率运行点，共同构成系统稳定运行区域；

步骤4：根据所述稳定运行区域得到多类型电源配比与系统功率传输能力的关系。

根据本发明的一个实施方式，根据系统潮流方程和LCC-HVDC稳态方程建立系统的稳态数学模型。