戴维南等值参数解析辨识方法及其在电压稳定中的应用研究

发布时间：2020-08-04 16:16

【摘要】：推动能源生产和消费革命,构建清洁低碳新体系,加快电能替代步伐是我国新时代的重大战略选择。随着电力负荷保持快速增长,部分电力网络被迫在重负荷下运行。在电力系统的低碳化进程中,大规模风电接入给电力系统安全稳定运行带来新挑战。如何对风电高渗透电力系统电压稳定进行态势评估与预防控制,保证系统安全稳定、高效低碳运行成为亟待解决的问题。本文以功率流视角下探讨戴维南等值机制为研究起点,在戴维南等值参数的解析辨识与简化计算、基于解析阻抗比及全微分的电压稳定裕度指标的构建、低压减载控制策略以及考虑电压稳定约束的风-燃互补发电系统容量配置规划及其并网控制方面展开了深入研究。戴维南等值参数辨识精度的问题一直困扰着人们,本文在功率流视角下探究非线性电力系统戴维南等值机制,功率路径的准确追踪是可靠辨识戴维南等值参数的前提。灵敏度分析能够清晰追踪功率在“电源-电网-负荷”中分布和流动,基于灵敏度方法推导出戴维南等值参数解析式,能够量化评估系统参变量、电源特性、非线性负荷特性、负荷增长方式对戴维南等值参数的影响,提高辨识精度,使辨识结果可信可用。仿真结果充分说明本文提出的戴维南等值参数解析辨识方法可有效避免系统侧波动、电源及负荷的非线性对参数辨识结果的影响,辨识精度高。为了实现戴维南等值参数快速辨识,降低对广域量测及全网数据的依赖,满足不同的应用场景的需求,本文提出一种基于降阶自灵敏度的戴维南等值参数快速辨识方法。通过支路传输功率对等值节点注入功率的灵敏度指标大小进行排序,筛选出功率传输主导路径,由所有主导路径上的节点和支路构成主导网络作为收缩后的保留网络。仿真结果表明快速辨识方法特别适合于网架结构强、内部联系紧密的大规模电力系统,在不同网络简化程度下均具有较好的辨识精度。快速准确地辨识电压薄弱节点是电力系统安全稳定运行的一项重要内容,本文对解析阻抗比特性进行了深入剖析,证明了阻抗匹配特性在多机电力系统中成立。基于阻抗比指标及全微分构建一种新的电压稳定裕度指标,使用功率裕度的一阶泰勒展开式近似地表达阻抗比指标与功率裕度之间的非线性关系以改善指标的线性度,可快速计算任意负荷增长方式下的电压稳定裕度,仿真结果表明应用该指标可以有效地辨识出电压薄弱节点。基于阻抗比全微分推导出低压切负荷量的解析表达式,可准确整定切负荷量,在给定的电压控制目标下使电力用户停电损失最小。同时针对单一节点接入的可中断负荷量有限,有可能不满足电压调控要求的情形,提出一种计及区域备用的切负荷联合控制策略。通过辅助切除毗连节点接入的可中断负荷及请求区域内备用机组支援,有效发挥区域内调控手段的作用并利用市场机制优化调控方式,以相对小的经济代价共同维持系统的电压稳定。仿真结果表明本文所提出的策略是有效的,能够达到预期目标。传统的风-燃互补发电系统中燃气轮机组高比例配置提升了建设成本,恒功率并网控制策略未考虑主动参与电网调峰及降低燃料费用。本文分析了风-燃互补发电系统的平准化能源成本构成,在风电场装机容量和无功补偿容量已确定的情况下,提出考虑电压稳定约束的燃气轮机组容量优化配置策略及并网控制策略,电压稳定约束条件基于有功阻抗比指标构建。仿真结果表明本文所提出的策略在维持系统电压稳定水平且不增加无功设备的前提下,有助于平抑风电功率波动,提高风电消纳能力,减少燃气轮机投资及运行成本,主动参与系统调峰,提升风-燃互补发电系统的安全经济运行水平。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM712

【参考文献】