一种基于区域电网差异的光伏电站主动支撑能力评价方法

技术领域

本发明属于光伏电站主动支撑技术领域，具体涉及一种基于区域电网差异的光伏电站主动支撑能力评价方法。

背景技术

能源是主战场，电力是主力军，构建新型电力系统是核心内容和关键路径。随着构建新型电力系统的不断推进，我国新能源的持续高速发展，风力光伏发电装机容量占比不断增加，一些地区已形成了高比例新能源并网格局。

以青海省为例，截至2022年年底，青海电网装机总规模达到4468万千瓦。其中，新能源装机2814万千瓦，占全网装机总规模的62.98％；光伏装机1821万千瓦，超过水电成为省内第一大电源。这在一定程度减少了社会对化石能源的依赖，促进了电力系统对新能源的消纳，同时也带来了一系列新的问题，对电力系统的安全稳定运行提出了新的挑战。

光伏发电应用电力电子技术和电力电子接口设备，目前电力电子接口设备一般采用电流源方式运行，这使得光伏发电的动态特性完全不同于传统的同步发电机，会极大的改变系统的稳定特性。

鉴于此，为适应区域发电厂并网运行和辅助服务管理的新形势和新要求，进一步优化电力资源配置，保障电力系统安全、优质、经济运行，结合区域电网实际，从电网安全稳定运行角度，对光伏电站的科学管理已刻不容缓。为了掌握光伏电站实时主动支撑能力，亟需针对各区域电网断面下的电网运行特点和具体需求，构建相应的评价指标，对电站的主动支撑能力进行在线评估，为提升青海电网清洁能源消纳能力提供持续服务和有力支撑。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于区域电网差异的光伏电站主动支撑能力评价方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于区域电网差异的光伏电站主动支撑能力评价方法，包括：

步骤1、基于电网对主动支撑能力不同需求将电网划分为不同区域集并确定各区域电网对整体电网主动支撑能力影响的权重矩阵；

步骤2、确定光伏电站主动支撑能力的一级指标，再根据一级指标构建二级指标；

步骤3、针对步骤1中的不同区域，基于步骤2所建立的指标体系采用层次分析法与熵权法相结合的主客观分析法确定一级指标和二级指标的权重；

步骤4、根据各指标值和权重值综合计算整体电网的主动支撑性能值，实现基于区域电网差异化的光伏电站主动支撑能力的评估。

优选地，所述步骤1中不同区域集：

A＝[A

式中，N为分区数，A

优选地，各区域电网对整体电网主动支撑能力影响的权重矩阵：

W＝[W

式中，W

优选地，步骤2中光伏电站主动支撑能力的一级指标包括无功电压指标、无功支撑指标、无功调节指标、有功频率指标、有功功率指标和有功调节指标。

优选地，所述无功电压指标包括电压波动指标和电压偏差指标。

优选地，所述电压波动指标d的计算公式为：

式中，U

所述电压偏差指标ΔU的计算公式为：

式中，U为并网点电压。

优选地，所述无功支撑指标包括无功低穿电流系数指标、无功高穿电流系数指标和无功裕度指标。

优选地，所述无功低穿电流系数指标K

ΔI

式中，ΔI

所述无功高穿电流系数指标K

ΔI

所述无功裕度指标Q计算公式为：

式中，n为光伏电站的机组数，s

优选地，所述无功调节指标包括无功电流响应时间指标、无功功率控制偏差指标。

优选地，所述无功电流响应时间指标的计算公式为：

t

式中，t

所述无功功率控制偏差指标的计算公式为：

式中，Q

优选地，有功频率指标为频率最大偏差指标。

优选地，所述频率最大偏差指标的计算公式为：

Δf

式中，f

优选地，所述有功功率指标包括有功备用容量指标、有功爬坡率指标和有功超调量指标。

优选地，所述有功备用容量指标的计算公式为：

ΔP＝P

式中，P

所述有功爬坡率指标的计算公式为

式中，P

所述有功超调量指标的计算公式为：

σ＝P

式中，P

优选地，所述有功调节指标包括响应滞后时间指标、上升时间指标和调节时间指标。

优选地，所述响应滞后时间指标的计算公式为：

t

式中，t

所述上升时间指标的计算公式为：

t

式中，t

所述调节时间指标的计算公式为：

t

式中，t

优选地，所述步骤3中采用AHP与熵权法相结合的主客观分析法确定一级指标和二级指标的权重，包括以下步骤：

首先采用AHP法，构造各级判断矩阵，之后求解判断矩阵的最大特征值λ

计算有功主动支撑能力指标体系各指标值，并将评估指标分为两类：效益型指标(越大越优性指标)和成本型指标(越小越优性指标)。

建立熵权法评价体系的标准化决策矩阵，对于一个m×n维的决策矩阵A

求各指标的信息熵，第j个指标的熵值H

式中，f

给定各个指标权重：通过熵值得到各指标权重w

改进的AHP-熵权法权值计算：设由AHP得到指标权重矩阵为

式中，

综合权重w

归一化处理后得到：

优选地，所述步骤4中根据各指标值和权重值综合计算整体电网的主动支撑性能值。

首先计算各区域对应的主动支撑性能值：

再计算整体电网的主动支撑性能值：

本发明的有益效果：

1、本发明方法构建了光伏场站主动支撑能力评价指标体系，并将指标体系分为一级指标和二级指标，能够反映光伏电站的主动支撑能力；

2、考虑电网中不同区域对于光伏场站的主动支撑能力需求的不同，将整体电网划分为不同的区域集，使得评价结果更加可靠。

3、采用AHP-熵权法这种主观客观赋权法相结合的组合评价方法，充分考虑了专家经验和客观数据的作用,从而得出更加准确的决策结果。

4、最终的评价结果以评价值的方式呈现，直观程度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中光伏场站主动支撑能力性能评估方法的流程图；

图2是本发明中根据实施例给出的无功功率控制响应时间示意图；

图3是本发明中根据实施例给出的频率指标特性图；

图4是本发明中根据实施例给出的有功功率控制响应时间示意图；

图5是本发明中根据实施例给出的层次分析法流程图；

图6是本发明中根据实施例给出的熵权法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供一种基于区域电网差异的光伏电站主动支撑能力评价方法，包括以下步骤：

步骤1、基于电网对主动支撑能力不同需求将电网划分为不同区域集并确定各区域电网对整体电网主动支撑能力影响的权重矩阵；

步骤2、确定光伏电站主动支撑能力的一级指标，再根据一级指标构建二级指标；

步骤3、针对步骤1中的不同区域，基于步骤2所建立的指标体系采用层次分析法(AHP)与熵权法相结合的主客观分析法确定一级指标和二级指标的权重；

步骤4、根据各指标值和权重值综合计算整体电网的主动支撑性能值，实现基于区域电网差异化的光伏电站主动支撑能力的评估。

在一个实施例中，将整体电网分为两个不同区域集：

A＝[A

式中，A

所述各区域电网对整体电网主动支撑能力影响的权重矩阵：

W＝[W

式中，W

在一个实施例中，电压波动指标的计算公式为：

式中，U

电压偏差指标ΔU的计算公式为：

式中，U为并网点电压。

在一个实施例中，无功低穿电流系数指标K

ΔI

式中，ΔI

无功高穿电流系数指标K

ΔI

无功裕度指标Q计算公式为：

式中，n为光伏电站的机组数，s

在一个实施例中，如图2所示，无功电流响应时间指标的计算公式为：

t

式中，t

无功功率控制偏差指标的计算公式为：

式中，Q

在一个实施例中，如图3所示，频率最大偏差指标的计算公式为：

Δf

式中，f

在一个实施例中，有功备用容量指标的计算公式为：

ΔP＝P

式中，P

如图4所示，有功爬坡率指标的计算公式为

式中，P

如图4所示，有功超调量指标的计算公式为：

σ＝P

式中，P

在一个实施例中，如图4所示，响应滞后时间指标的计算公式为：

t

式中，t

如图4所示，上升时间指标的计算公式为：

t

式中，t

如图4所示，调节时间指标的计算公式为：

t

式中，t

在一个实施例中，所述步骤3中采用AHP与熵权法相结合的主客观分析法确定一级指标和二级指标的权重，包括以下步骤：

首先采用AHP法，如图5所示步骤，构造各级判断矩阵，之后求解判断矩阵的最大特征值λ

计算有功主动支撑能力指标体系各指标值，并将评估指标分为两类：效益型指标(越大越优性指标)和成本型指标(越小越优性指标)。

如图6步骤所示，建立熵权法评价体系的标准化决策矩阵，对于一个m×n维的决策矩阵A

求各指标的信息熵，第j个指标的熵值H

式中，f

给定各个指标权重：通过熵值得到各指标权重w

改进的AHP-熵权法权值计算：设由AHP得到指标权重矩阵为

式中，

综合权重w

归一化处理后得到：

在一个实施例中，所述步骤4中根据各指标值和权重值综合计算整体电网的主动支撑性能值。

首先计算各区域对应的主动支撑性能值：

再计算整体电网的主动支撑性能值：

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。