CN115051395A - 一种柔直***接纳新能源容量的确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔直***接纳新能源容量的确定方法及装置,本发明充分计及暂态直流电压约束和耗能装置的投入,确定柔直***接纳的新能源容量,减小因交流故障引发的设备过电压及闭锁风险,为海上风电等新能源柔直送出***的实际工程建设提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔直***接纳新能源容量的确定方法及装置,属于电力***稳定分析与控制领域。
背景技术
随着以新能源为主体的新型电力***建设,新能源领域将迎来巨大的发展机遇。由于柔性直流输电具有远距离输电成本相对较低、可独立控制有功和无功、可实现孤岛及多端接入等优势,被认为是未来新能源并网的重要型式。
新能源汇集经柔直***(新能源柔直孤岛送出***)作为一种新的电网型式,其动态特性及控制有其特殊之处:单一扰动可能造成汇集***内功率不平衡,引发电力电子设备过压,留给控制的时间极短,常规控制无法适应汇集***的控制需求,需依赖柔性直流及耗能等设备自身的调节能力和承受能力,若新能源接入规模过大,导致故障冲击超过了***自身的承受能力,将会导致***闭锁等连锁反应。因此为了减小因交流故障引发的设备过电压及闭锁风险,需要确定柔直***接纳新能源容量的方法。
发明内容
本发明提供了一种柔直***接纳新能源容量的确定方法及装置,解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种柔直***接纳新能源容量的确定方法,包括:
根据柔直***运行参数,计及暂态直流电压约束和耗能装置的投入,确定故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系;
根据故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系,计算柔直***接纳的新能源容量。
柔直***运行参数包括直流等效电容、柔直***能够承受的暂态直流电压最大值、耗能装置的额定功率和柔直***的额定电压。
故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系为:
其中,T为故障中直流电压最大上升时间,0为故障发生时刻,C为直流等效电容,UDC_t为故障中t时刻柔直***的暂态直流电压,UDC_t≤UDC_max,UDC_max为柔直***能够承受的暂态直流电压最大值,ΔPΣ_t为故障后t时刻柔直***的功率不平衡量;
ΔPΣ_t=ΔPDC_t-ΔPR_t
ΔPDC_t=PDC_0(0≤t≤T)
其中,ΔPR_t为故障中t时刻投入的耗能装置功率,ΔPDC_t为故障后t时刻柔直***自身的不平衡功率,PDC_0为故障前柔直***的运行功率,T′为耗能装置投入时刻,PR_N为耗能装置额定功率。
计算柔直***接纳的新能源容量公式为:
其中,Pmax为柔直***接纳的新能源容量,C为直流等效电容,T为故障中直流电压最大上升时间,取故障清除时间,UDC_max为柔直***能够承受的暂态直流电压最大值,UDC_0为柔直***额定电压,T′为耗能装置投入时刻,PR_N为耗能装置额定功率。
一种柔直***接纳新能源容量的确定装置,包括:
关系确定模块,用以根据柔直***运行参数,计及暂态直流电压约束和耗能装置的投入,确定故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系;
计算模块,用以根据故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系,计算柔直***接纳的新能源容量。
柔直***运行参数包括直流等效电容、柔直***能够承受的暂态直流电压最大值、耗能装置的额定功率和柔直***的额定电压。
关系确定模块确定的故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系为:
其中,T为故障中直流电压最大上升时间,0为故障发生时刻,C为直流等效电容,UDC_t为故障中t时刻柔直***的暂态直流电压,UDC_t≤UDC_max,UDC_max为柔直***能够承受的暂态直流电压最大值,ΔPΣ_t为故障后t时刻柔直***的功率不平衡量;
ΔPΣ_t=ΔPDC_t-ΔPR_t
ΔPDC_t=PDC_0(0≤t≤T)
其中,ΔPR_t为故障中t时刻投入的耗能装置功率,ΔPDC_t为故障后t时刻柔直***自身的不平衡功率,PDC_0为故障前柔直***的运行功率,T′为耗能装置投入时刻,PR_N为耗能装置额定功率。
计算模块中计算柔直***接纳的新能源容量公式为:
其中,Pmax为柔直***接纳的新能源容量,C为直流等效电容,T为故障中直流电压最大上升时间,取故障清除时间,UDC_max为柔直***能够承受的暂态直流电压最大值,UDC_0为柔直***额定电压,T′为耗能装置投入时刻,PR_N为耗能装置额定功率。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行柔直***接纳新能源容量的确定方法。
一种计算设备,包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行柔直***接纳新能源容量的确定方法的指令。
本发明所达到的有益效果:本发明充分计及暂态直流电压约束和耗能装置的投入,确定柔直***接纳的新能源容量,减小因交流故障引发的设备过电压及闭锁风险,为海上风电等新能源柔直送出***的实际工程建设提供参考。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示,一种柔直***接纳新能源容量的确定方法,包括以下步骤:
步骤1,根据柔直***运行参数,计及暂态直流电压约束和耗能装置的投入,确定故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系;
步骤2,根据故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系,计算柔直***接纳的新能源容量。
上述方法充分计及暂态直流电压约束和耗能装置的投入,确定柔直***接纳的新能源容量,减小因交流故障引发的设备过电压及闭锁风险,为海上风电等新能源柔直送出***的实际工程建设提供参考。
新能源柔直送出***(即柔直***),送端新能源功率全部通过柔直送出,柔直送端采用孤岛控制方式,柔直受端接入大电网。根据柔直设计参数,获取直流等效电容C、柔直***能够承受的暂态直流电压最大值UDC_max(设备的固有参数)、耗能装置的额定功率和柔直***的额定电压。
故障后的不平衡功率均由直流电容承担,根据电容器充放电基本原理,可构建故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系,用公式可以表示为:
其中,T为故障中直流电压最大上升时间,0为故障发生时刻,C为直流等效电容,UDC_t为故障中t时刻柔直***的暂态直流电压,UDC_t≤UDC_max,UDC_max为柔直***能够承受的暂态直流电压最大值,ΔPΣ_t为故障后t时刻柔直***的功率不平衡量。
考虑耗能装置的投入,耗能投入后可以分担一部分功率不平衡量,则柔直***自身承担的功率不平衡量ΔPΣ_t计算公式可以表示为:
ΔPΣ_t=ΔPDC_t-ΔPR_t
其中,ΔPR_t为故障中t时刻投入的耗能装置功率。
UDC_t取在受端换流站交流侧出线发生短路故障时的不平衡功率,用公式可以表示为:
ΔPDC_t=PDC_0(0≤t≤T)
其中,PDC_0为故障前柔直***的运行功率,ΔPDC_t为故障后t时刻柔直***自身的不平衡功率。
在耗能装置功率为投入的情况下ΔPR_t为0,在耗能装置功率投入情况下ΔPR_t为其额定功率,用公式可以表示为:
其中,PDC_0为故障前柔直***的运行功率,T′为耗能装置投入时刻,由耗能控制***延时决定,PR_N为耗能装置额定功率。
将ΔPΣ_t、ΔPDC_t和ΔPR_t的公式带入上述关系,可得:
因此柔直***接纳的新能源容量为:
其中,Pmax为柔直***接纳的新能源容量,并且在计算Pmax时,取UDC_T=UDC_max,T取故障清除时间,一般按照交流三相短路情况下继电保护主保护动作时间确定,可取100ms。
基于该公式可直接计算出柔直***接纳的新能源容量。
上述方法针对新能源柔直孤岛送出***故障下的直流暂态过电压约束,通过推导直流暂态过电压与柔直***功率盈余之间的关系,计及***中的耗能装置的投入,确定柔直孤岛送出***能够接纳新能源的容量,可为海上风电柔直送出等新能源孤岛并网工程的规划设计提供参考。
基于相同的技术方案,本发明还公开了相应的软件装置,一种柔直***接纳新能源容量的确定装置,包括:
关系确定模块,用以根据柔直***运行参数,计及暂态直流电压约束和耗能装置的投入,确定故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系;其中,柔直***运行参数包括直流等效电容、柔直***能够承受的暂态直流电压最大值、耗能装置的额定功率和柔直***的额定电压。
关系确定模块确定的故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系为:
其中,T为故障中直流电压最大上升时间,0为故障发生时刻,C为直流等效电容,UDC_t为故障中t时刻柔直***的暂态直流电压,UDC_t≤UDC_max,UDC_max为柔直***能够承受的暂态直流电压最大值,ΔPΣ_t为故障后t时刻柔直***的功率不平衡量;
ΔPΣ_t=ΔPDC_t-ΔPR_t
ΔPDC_t=PDC_0(0≤t≤T)
其中,ΔPR_t为故障中t时刻投入的耗能装置功率,ΔPDC_t为故障后t时刻柔直***自身的不平衡功率,PDC_0为故障前柔直***的运行功率,T′为耗能装置投入时刻,PR_N为耗能装置额定功率。
计算模块,用以根据故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系,计算柔直***接纳的新能源容量。
计算模块中计算柔直***接纳新能源容量的公式为:
其中,Pmax为柔直***接纳的新能源容量,C为直流等效电容,T为故障中直流电压最大上升时间,取故障清除时间,UDC_max为柔直***能够承受的暂态直流电压最大值,UDC_0为柔直***额定电压,T′为耗能装置投入时刻,PR_N为耗能装置额定功率。
基于相同的技术方案,本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行柔直***接纳新能源容量的确定方法。
基于相同的技术方案,本发明还公开了一种计算设备,包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行柔直***接纳新能源容量的确定方法的指令。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此,本发明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,本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、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。
以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种柔直***接纳新能源容量的确定方法,其特征在于,包括:
根据柔直***运行参数,计及暂态直流电压约束和耗能装置的投入,确定故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系;
根据故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系,计算柔直***接纳的新能源容量。
2.根据权利要求1所述的一种柔直***接纳新能源容量的确定方法,其特征在于,柔直***运行参数包括直流等效电容、柔直***能够承受的暂态直流电压最大值、耗能装置的额定功率和柔直***的额定电压。
3.根据权利要求1所述的一种柔直***接纳新能源容量的确定方法,其特征在于,故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系为:
其中,T为故障中直流电压最大上升时间,0为故障发生时刻,C为直流等效电容,UDC_t为故障中t时刻柔直***的暂态直流电压,UDC_t≤UDC_max,UDC_max为柔直***能够承受的暂态直流电压最大值,ΔPΣ_t为故障后t时刻柔直***的功率不平衡量;
ΔPΣ_t=ΔPDC_t-ΔPR_t
ΔPDC_t=PDC_0 (0≤t≤T)
其中,ΔPR_t为故障中t时刻投入的耗能装置功率,ΔPDC_t为故障后t时刻柔直***自身的不平衡功率,PDC_0为故障前柔直***的运行功率,T′为耗能装置投入时刻,PR_N为耗能装置额定功率。
5.一种柔直***接纳新能源容量的确定装置,其特征在于,包括:
关系确定模块,用以根据柔直***运行参数,计及暂态直流电压约束和耗能装置的投入,确定故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系;
计算模块,用以根据故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系,计算柔直***接纳的新能源容量。
6.根据权利要求5所述的一种柔直***接纳新能源容量的确定装置,其特征在于,柔直***运行参数包括直流等效电容、柔直***能够承受的暂态直流电压最大值、耗能装置的额定功率和柔直***的额定电压。
7.根据权利要求5所述的一种柔直***接纳新能源容量的确定装置,其特征在于,关系确定模块确定的故障后柔直***暂态直流电压和功率不平衡量的关系为:
其中,T为故障中直流电压最大上升时间,0为故障发生时刻,C为直流等效电容,UDC_t为故障中t时刻柔直***的暂态直流电压,UDC_t≤UDC_max,UDC_max为柔直***能够承受的暂态直流电压最大值,ΔPΣ_t为故障后t时刻柔直***的功率不平衡量;
ΔPΣ_t=ΔPDC_t-ΔPR_t
ΔPDC_t=PDC_0 (0≤t≤T)
其中,ΔPR_t为故障中t时刻投入的耗能装置功率,ΔPDC_t为故障后t时刻柔直***自身的不平衡功率,PDC_0为故障前柔直***的运行功率,T′为耗能装置投入时刻,PR_N为耗能装置额定功率。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,其特征在于,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行根据权利要求1至4所述的方法中的任一方法。
10.一种计算设备,其特征在于,包括:
一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至4所述的方法中的任一方法的指令。
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