大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)評(píng)估方法研究

引言

本文搭建了一種涵蓋大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組、火電機(jī)組、水電機(jī)組的頻率響應(yīng)模型,提出了快速評(píng)估方法,通過對(duì)各種運(yùn)行情況進(jìn)行仿真計(jì)算,給出頻率響應(yīng)曲線。對(duì)比時(shí)域仿真的頻率響應(yīng)曲線發(fā)現(xiàn),該模型評(píng)估頻率響應(yīng)具有較高精度,并且耗時(shí)大大減少。

1含風(fēng)電的頻率響應(yīng)快速評(píng)估模型

1.1同步發(fā)電機(jī)等值模型

如果電力系統(tǒng)含有n臺(tái)同步機(jī)組,且每臺(tái)等效為單機(jī)模型,可以表示如圖1所示。

其中APT(s)=APm(s)-APe(s)為同步機(jī)組機(jī)械功率與電磁功率之差拉氏變換,AF(s)為系統(tǒng)頻率偏差A(yù)/ave(1)的拉氏變換。K8P為系統(tǒng)總的負(fù)荷有功頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。全系統(tǒng)總慣性時(shí)間常數(shù)是

其中,第i臺(tái)同步機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)是Hi。

1.2原動(dòng)機(jī)及調(diào)速器等值模型

1.2.1汽輪機(jī)及調(diào)速器等值模型

當(dāng)系統(tǒng)有nl臺(tái)汽輪機(jī)組(火電機(jī)組)時(shí),可將系統(tǒng)中的汽輪機(jī)和調(diào)速器等值。汽輪機(jī)及調(diào)速器

等值模型如圖2所示。

其中7H是汽輪機(jī)再熱時(shí)間常數(shù),F3為系統(tǒng)等值汽輪機(jī)高壓缸穩(wěn)態(tài)輸出功率占汽輪機(jī)總輸出功率的比例,l/R為等值調(diào)速器調(diào)差系數(shù)。

1.2.2水輪機(jī)及調(diào)速器等值模型

理想水輪機(jī)及調(diào)速器等值簡(jiǎn)化模型如圖3所示。

1.2.3具有調(diào)頻能力風(fēng)電機(jī)組等值模型

如果系統(tǒng)中有nw個(gè)風(fēng)電場(chǎng)參與系統(tǒng)頻率調(diào)整,等值模型如圖4所示。

圖中,Hv表示風(fēng)電機(jī)組的虛擬慣性時(shí)間常數(shù),Kv表示風(fēng)電機(jī)組的下垂系數(shù)。

2系統(tǒng)頻率響應(yīng)等值模型

電力系統(tǒng)切除功率為APa的發(fā)電機(jī)/廠,如果視作瞬間過程,即當(dāng)成階躍響應(yīng),有APa(s)=APa(1)/s,根據(jù)圖1、2、3、4,可以建立系統(tǒng)頻率響應(yīng)等值模型,如圖5所示。

3算例仿真驗(yàn)證

3.1仿真系統(tǒng)簡(jiǎn)介

采用西門子公司開發(fā)的Pss/EwSRl電力系統(tǒng)仿真軟件,搭建l0機(jī)w9母線新英格蘭系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。研究不同案例下,在MATLAB中所建立的等值模型用于系統(tǒng)頻率響應(yīng)評(píng)估的正確性。具體情形如表1所示。

3.2不同系統(tǒng)組成下頻率響應(yīng)評(píng)估

圖6給出了10機(jī)39母線新英格蘭系統(tǒng)在不同情形下切除一臺(tái)大功率發(fā)電機(jī)組時(shí),快速評(píng)估模型和時(shí)域仿真得到的頻率響應(yīng)曲線。

表2給出了以上6種情形下,10機(jī)39母線系統(tǒng)快速評(píng)估模型和時(shí)域仿真頻率響應(yīng)評(píng)估時(shí)間。

4結(jié)語

通過以上研究可知,采用本文所提模型和評(píng)估方法對(duì)系統(tǒng)頻率響應(yīng)進(jìn)行評(píng)估,精度高,耗時(shí)少,對(duì)風(fēng)電接入電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行調(diào)度具有重要意義。