一种电力电子电源并网容量规划的方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统建模技术领域，更具体地，涉及一种电力电子电源并网容量规划的方法及装置。

背景技术

随着我国新能源装机规模的不断增加，传统电力系统正在呈现出高比例电力电子化的新特征。电力系统安全稳定性的研究对象已经从同步电源之间单纯的交互作用，升级为同步电源之间、非同步电源之间、同步电源与非同步电源之间存在的复杂交互作用。

电力电子电源场站及其电力电子换流器的动态特性与传统电站存在本质区别，基于年持续功率曲线等方法的传统电站最大容量规划方法已经不再适用于电力电子电源场站的容量规划工作。但是，目前鲜见考虑电力系统安全稳定性因素的电力电子电源场站(系统)容量规划技术与方法。

短路比可被用于分析电力电子系统接入交流电网时电力系统的安全稳定性，但现有短路比分析方法仅能表征电力电子电源并网点的局部系统强度，并未考虑电力电子电源场站容量改变时可能出现的非同步电源与同步电源之间的强交互作用。因此，造成基于现有短路比分析方法的电力电子电源场站容量规划方法存在较大的局限性。

现有技术的电力电子电源场站(区域)容量规划方法多沿用传统电站最大容量规划方法，主要有基于持续负荷曲线的电源规划方法和基于电量平衡的电源规划方法。现有技术面向传统电站的容量规划方法忽略了电力电子电源场站及其电力电子换流器存在的动态特性差异，造成电力电子系统安全稳定性事故频发。此外，电力电子电源场站的出力具有一定的波动性和随机性，基于传统电站规划方法的电力电子电源场站(区域)容量规划结果往往偏大，进一步加剧了电力系统出现振荡事故的风险。

因此，需要一种技术，以实现对电力电子电源并网容量进行规划。

发明内容

本发明技术方案提供一种电力电子电源并网容量规划的方法及装置，以解决如何对电力电子电源并网容量进行规划的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种电力电子电源并网容量规划的方法，所述方法包括：

确定电力电子电源场站的统一稳定性判据USI，所述电力电子电源场站的统一稳定性判据USI包括动态统一稳定性判据USI

基于所述静态统一稳定性判据USI

当所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

优选地，还包括：当所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

优选地，还包括：完成电力电子电源区域中所有电力电子电源场站的容量规划。

优选地，所述确定电力电子电源场站的统一稳定性判据USI，包括：

基于电力系统的线性化状态方程，获取电力系统的等效开环传递函数G

对所述等效开环传递函数G

优选地，还包括：基于小增益定理确定电力电子电源场站的所述动态统一稳定性判据USI

优选地，所述计算所述电力电子电源场站的最大规划容量S

其中，L

优选地，还包括：

确定电力电子电源区域的动态统一稳定性判据USI

当所述电力电子电源区域的动态统一稳定性判据USI

基于本发明的另一方面，本发明提供一种电力电子电源并网容量规划的装置，所述装置包括：

初始单元，用于确定电力电子电源场站的统一稳定性判据USI，所述电力电子电源场站的统一稳定性判据USI包括动态统一稳定性判据USI

计算单元，用于基于所述静态统一稳定性判据USI

结果单元，用于当所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

优选地，所述结果单元还用于：当所述电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

优选地，所述结果单元还用于：完成电力电子电源区域中所有电力电子电源场站的容量规划。

优选地，所述初始单元用于确定电力电子电源场站的统一稳定性判据USI，包括：

基于电力系统的线性化状态方程，获取电力系统的等效开环传递函数G

对所述等效开环传递函数G

优选地，所述初始单元还用于：基于小增益定理确定电力电子电源场站的所述动态统一稳定性判据USI

优选地，所述计算单元用于计算所述电力电子电源场站的最大规划容量S

其中，L

优选地，所述初始单元还用于：确定电力电子电源区域的动态统一稳定性判据USI

所述结果单元还用于：当所述电力电子电源区域的动态统一稳定性判据USI

本发明技术方案提供一种电力电子电源并网容量规划的方法及装置，其中方法包括：确定电力电子电源场站的统一稳定性判据USI，所述电力电子电源场站的统一稳定性判据USI包括动态统一稳定性判据USI

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的一种电力电子电源并网容量规划的方法流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的电力系统模型结构示意图；

图3为根据本发明优选实施方式的一种电力电子电源并网容量规划的方法流程图；

图4为根据本发明优选实施方式的单场站(区域)—无穷大系统模型示意图；以及

图5为根据本发明优选实施方式的一种电力电子电源并网容量规划的装置结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的一种电力电子电源并网容量规划的方法流程图。本发明提供了一种基于统一性稳定判据的电力电子电源场站(区域)接入容量规划方法，如图1所示，本发明提供一种电力电子电源并网容量规划的方法，方法包括：

步骤101：确定电力电子电源场站的统一稳定性判据USI，电力电子电源场站的统一稳定性判据USI包括动态统一稳定性判据USI

优选地，确定电力电子电源场站的统一稳定性判据USI，包括：

基于电力系统的线性化状态方程，获取电力系统的等效开环传递函数G

对等效开环传递函数G

优选地，还包括：基于小增益定理确定电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

本发明在步骤101-1：建立或辨识高比例电力电子电力系统的线性化状态方程；

步骤101-2：提出电力电子电源场站的动态统一性稳定判据USI

其中，步骤101-1中，建立基于多变量频域控制理论的电力系统线性化状态方程，进而得到电力系统的等效开环传递函数G

步骤101-2中，对等效开环传递函数G

步骤101-2中，基于小增益定理制定电力电子电源场站的动态统一性稳定判据USI

步骤101-2中，基于经验值制定电力电子电源场站的的静态统一性稳定判据USI

步骤102：基于静态统一稳定性判据USI

优选地，计算电力电子电源场站的最大规划容量S

其中，L

本发明在步骤102：基于静态统一性稳定判据USI

其中，L

步骤103：判断电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

优选地，还包括：当电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

本发明在步骤103中：判断是否满足电力电子电源场站的动态统一性稳定判据USI

步骤103中，计算最大规划容量条件下电力电子电源场站的动态统一性稳定判据USI

若不满足，则减小第k个电力电子电源场站的最大规划容量S

优选地，还包括：完成电力电子电源区域中所有电力电子电源场站的容量规划。

本发明重复上述步骤，直至完成电力电子电源区域中所有电力电子电源场站的容量规划。

步骤103中，若满足动态统一性稳定判据USI

优选地，方法还包括：

确定电力电子电源区域的动态统一稳定性判据USI

判断电力电子电源区域的动态统一稳定性判据USI

本发明计算区域的动态统一性稳定判据USI

本发明判断是否满足电力电子电源区域的动态统一性稳定判据USI

本发明中，基于动态统一性稳定判据USI

若电力电子电源子区域的动态统一性稳定判据USI

本发明提出了一种基于统一性稳定判据USI的电力电子电源场站(区域)接入容量规划方法，本发明具有严密的理论支撑和明确的物理意义；本发明提出的电力电子电源场站(区域)接入容量的规划方法考虑了电力电子电源场站的动态过程，且在评估目标场站最大接入容量的同时，考虑了其余电力系统的稳定性；本发明提出的电力电子电源场站(区域)接入容量的规划方法计算过程简单、准确性高，满足了工程现场的应用需求。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明以图2所述的实际电力系统为例，对本发明进一步的详细说明。本发明的流程图如图3所示，本发明方法的具体步骤如下：

步骤A：基于静态统一性稳定判据USI

步骤B：计算电力电子电源场站的动态统一性稳定判据USI

步骤C：判断电力电子电源场站是否满足动态统一性稳定判据USI

步骤D：计算目标电力电子电源子区域中所有电力电子电源场站的最大规划容量S

其中，L

步骤E：计算目标电力电子电源子区域的动态统一性稳定判据USI

步骤F：判断电力电子电源子区域是否满足动态统一性稳定判据USI

在步骤A中，如图2的实际电力系统共包含3个电力电子电源子区域、18个电力电子电源场站。其中，电力电子电源子区域A包含7个电力电子电源场站、电力电子电源子区域B包含8个电力电子电源场站、电力电子电源子区域C包含3个电力电子电源场站。

本发明以电力电子电源子区域A中的电力电子电源场站W

若电力电子电源场站与其余电力系统间的等效电气距离发生改变，则电力电子电源场站最大规划容量将与其呈反比例变化。电力电子电源场站(区域)与其余电力系统间的等效电气距离、目标电力系统的最大规划容量S

表1

随着等效电气距离的不断增大，电力电子电源场站(区域)与其余电力系统间的电气联系不断减弱，高比例电力电子电力系统出现宽频振荡的风险不断增加，电力电子电源场站(区域)的最大规划容量S

步骤B中，计算电力电子电源场站的动态统一性稳定判据USI

USI

其中，G

其中，λ

步骤C中，电力电子电源场站的动态统一性稳定判据USI

步骤D中，依次计算电力电子电源子区域A中其余6个电力电子电源场站的最大规划容量，并基于动态统一性稳定判据USI

步骤E中，以电力电子电源子区域A的母线为研究对象，计算所有电力电子电源场站并网时电力电子电源子系统A的动态统一性稳定判据USI

步骤F中，依据动态统一性稳定判据USI

图5为根据本发明优选实施方式的一种电力电子电源并网容量规划的装置结构图。如图5所示，本发明提供一种电力电子电源并网容量规划的装置，装置包括：

初始单元501，用于确定电力电子电源场站的统一稳定性判据USI，电力电子电源场站的统一稳定性判据USI包括动态统一稳定性判据USI

优选地，初始单元501用于确定电力电子电源场站的统一稳定性判据USI，包括：

基于电力系统的线性化状态方程，获取电力系统的等效开环传递函数G

对等效开环传递函数G

优选地，还包括：基于小增益定理确定电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

计算单元502，用于基于静态统一稳定性判据USI

优选地，计算电力电子电源场站的最大规划容量S

其中，L

结果单元503，用于判断电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

优选地，结果单元503还用于：当电力电子电源场站的动态统一稳定性判据USI

优选地，结果单元503还用于：完成电力电子电源区域中所有电力电子电源场站的容量规划。

优选地，初始单元501还用于：确定电力电子电源区域的动态统一稳定性判据USI

结果单元还用于：判断电力电子电源区域的动态统一稳定性判据USI

本发明优选实施方式的一种电力电子电源并网容量规划的装置500与本发明另一优选实施方式的一种电力电子电源并网容量规划的方法100相对应，在此不再进行赘述。

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。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。