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

鐘鑫

摘要：提出一種風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)快速評估模型，在此基礎(chǔ)上，與時域仿真進行對比，給出多種運行方式下系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線與耗時。研究發(fā)現(xiàn)，所提評估模型和方法能精確、快速、高效地評估系統(tǒng)頻率響應(yīng)行為。

關(guān)鍵詞：頻率響應(yīng);風(fēng)力發(fā)電;快速評估

0引言

本文搭建了一種涵蓋大規(guī)模風(fēng)電機組的頻率響應(yīng)模型，提出了快速評估方法，通過對各種運行情況進行仿真計算，給出頻率響應(yīng)曲線。對比時域仿真的頻率響應(yīng)曲線發(fā)現(xiàn)，該模型評估頻率響應(yīng)具有較高精度，并且耗時大大減少。

1風(fēng)電的頻率響應(yīng)快速評估模型

1.1同步發(fā)電機等值模型

如果電力系統(tǒng)含有n臺同步機組，且每臺等效為單機模型，可以表示如圖1所示。

1.2風(fēng)電機組等值模型

具有調(diào)頻能力風(fēng)電機組等值模型如果系統(tǒng)中有n3個風(fēng)電場參與系統(tǒng)頻率調(diào)整，等值模型如圖2所示。

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

2系統(tǒng)頻率響應(yīng)等值模型

電力系統(tǒng)切除功率為ΔPa的發(fā)電機/廠，如果視作瞬間過程，即當(dāng)成階躍響應(yīng)，有ΔPa（s）=ΔPa（t）/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3所示。

3算例仿真驗證

3.1仿真系統(tǒng)簡介

采用西門子公司開發(fā)的PSS/E34.1電力系統(tǒng)仿真軟件，搭建10機39母線新英格蘭系統(tǒng)進行仿真分析。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)評估

圖4給出了10機39母線新英格蘭系統(tǒng)在不同情形下切除一臺大功率發(fā)電機組時，快速評估模型和時域仿真得到的頻率響應(yīng)曲線。

4結(jié)語

通過以上研究可知，采用本文所提模型和評估方法對系統(tǒng)頻率響應(yīng)進行評估，精度高，耗時少，對風(fēng)電接入電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行調(diào)度具有重要意義。

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