CN119401434A 计及多调频资源支撑特性差异的直流外送系统最小惯量需求评估方法 （东北电力大学）

计及多调频资源支撑特性差异的直流外送及多调频资源支撑特性差异的直流外送系统最制方式下直流外送系统内各调频资源的频率响建了考虑风电与光伏惯量支撑作用的系统等效计及频率动态安全约束的直流外送系统最小惯2构建考虑风电与光伏惯量支撑作用的系统等效惯量计算计算所述系统频率响应模型在频率变化率约束下的最将所述在频率变化率约束下的最小惯量和所述在频率最大偏差约束下的最小惯量进基于所述多类型调频资源的频率响应模型，建立新能源基地经直流对所述新能源基地经直流外送系统的频率响应模型进行聚合等效所述发电机频率响应模型的频率响应传递函数如所述风力发电频率响应模型采用频率微分环节实现风电机组的惯量所述风力发电频率响应模型采用频率比例环节实现一次调频响应，其所述光伏发电频率响应模型的直流电容电压3sggDpΔPDC表示特高压直流功率最小值。k4D_1表示拉氏反变换；根据式(13)和(15)，确定系统的初始频率变化率及频率最大偏GHPVjPVjGW5min_R表示在频率变化率约束下的最小惯量，ΔPmax表示最大扰动功率，R_max表示在系统的频率最大偏差满足频率最大偏差约束的情况下，作为在频率最大偏差约束下的最小惯量Hmin_Δfmax；在系统的频率最大偏差不满足频率最大偏差约束的情况下最大偏差约束下的最小惯量Hmin_Δfmax。6中国电机工程学报，2023，43(3)：855_868.MINYong，CHENLei，LIURuikuo，etal.Analysisoncharacteristicsofinertiaandinertialresponseinpoweral.StrategicStudiesonFrequency_modulatedControllingofPhotovoltaic_EnergyStorageSystemBasedonVirtualSynchronousGenerator[J].Journalof工程学报，2013，33(4)：96_102.》表明，适当调整一次调频与特高压直流输电死区值[0008]由于系统惯量支撑来源的多样化发展，系统对最小惯量的需求也随之发生变7[0009]文献《Wu，L.，Infield，etal.TowardsanAssessmentofPowerSystemFrequencySupportFromWindPlant_ModelingAggregateInertialResponse[J].IEEETransactionsonPowerSystems：APublicationofthePowerEngineering反映在非同步电源调频下电力系统的等效惯量变限值为动态频率稳定约束条件，建立了大扰动下系统最小惯量与一次调频容量评估模型，ofrenewablepowersystems[J].IEEETransactionsonPowerSystems，2018，33(2)：15[0014]上述现有文献尚未综合考虑多调频资源支撑特性差异对系统频率动态安全的影[0016]本发明提供一种计及多调频资源支撑特性差异的直流外送系统最小惯量需求评[0021]将所述在频率变化率约束下的最小惯量和所述在频率最大偏差约束下的最小惯8HP表示原动机高压缸做功系数；TRH表示再热时间常数；ΔPG表示同步发电机组功率变gPdc表示直流输出g9[0048]进一步，对所述新能源基地经直流外送系统的频率响应PVjPVjW频率最大偏差约束下的最小惯量Hmin_Δfmax。[0088]式中，Hmin_R表示在频率变[0108]图16为本发明实施例中的不同fDH对应式对本发明作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步详细描[0111]大规模新能源基地经直流送出是沙漠、戈壁及荒漠新能源规模化开发的主要模差是评估系统频率安全与稳定性的重要指标，分别出现在惯量响应阶段和一次调频阶段，HP表示原动机高压缸做功系数；TRH表示再热时间常数；ΔPG表示同步发电机组功率变[0123]对于风力发电频率响应模型，由于跟网型变流器以锁相环(phaselockedloop,gPdc表示直流输出gpvpvpvpv[0141]对于特高压直流频率响应模型，特高压直流输电主要采用FLC控制实现其频率支[0142]为了使系统安全稳定运行并防止送端扰动影响受端电网，直流FLC死区值的设定应当考虑其他调频资源在一次调频备用容量方面的充分利用。其控制原理表达式如式(8)此在研究中综合考虑了多种调频资源的支撑特性差异，全面探讨不同设备的频率响应特GWpv新能源参与调频下的初始频率变化率R0如式(PVjPVjWRoCoF约束下的系统最小惯量Hmin_R[0185]根据式(19)可知，系统惯量需求与扰动功率成正比，对于RoCoF限制越严格的电偏差约束条件下的最小惯量Hmin_Δfmax。[0188]基于图8所示的系统频率响应模型，分析了功率缺额扰动下不同惯量情况的频率性，使频率最低点得到了显著提升。调频1与调频2分别代表直流FLC死区值不同的两种情[0193]式中，Hmin_R表示在频率变min_Δfmax偏差约束条件。此时的等效惯性时间常数为在频率最大偏差约束下的系统最小惯量min_Δfmax[0200]为了验证本发明所提出的最小惯量需求评估方法的有效性，在MATLAB/Simulink平台搭建了改进的SFR仿真模型以及新能源经直总容量为1500MVA的换流站。此外，系统的额定频率设定为50Hz，低频减载的动作整定值化率、频率最低点以及稳态频率方面的仿真结果存在误差，具体表现为6.6％、0.3％和故本文所构建的聚合系统频率响应模型是具[0213]根据图13和表3的分析结果，新能源机组和高压直流在频率调节中发挥了积极的作用，显著提高了系统的惯量响应能力与调频能力。具体而言，频率的最低值提升了分析电力系统频率在相同扰动条件下的变化情况。为了研究系统频率随fDH的等差增量变[0221]本实施例还进行了最小惯量需求评估验证，包括基于RoCoF约束的最小惯量验证[0222]基于RoCoF约束的最小惯量验证：电力系统最小惯量需求与有功扰动大小及初始[0223]考虑RoCoF约束下的惯量评估，需满足初始频率变化率绝对值不大于预先设置的临界值指标，基于文献《YANRF，MASOODNA，KUMARSAHAT，etal.Theanatomyofthe2016SouthAustraliablackout：acatastrophiceventinahighrenewablenetwork[J][0225]由图16可知，当ΔPL为300MW并且频率最大偏差约束为_1Hz时，fDH分别为0.16、[0226]为了验证在该场景下改进的SFR模型的可靠性，与Simulink详细模型进行了对比