文摘

等可再生能源发电的快速发展分布式光伏和权力结构的深刻变化,分析电力系统的频率特性与高渗透的可再生后代的过程中低频减载的影响,并讨论分布式可再生能源发电机频率耐力能力的详细实现低频减载的影响。最后,分布式可再生能源发电机频率的影响耐力能力和分布式可再生能源发电的能力在实际的湖南电网频率响应特性的模拟。仿真结果表明,更多的分布式光伏发电容量没有频率耐力能力导致更深的频率扰动后滴和需要更多的基本轮甩负荷。当分布式光伏的普及率太高,它可能导致甩负荷,导致电网负荷损失,同时,导致过度现象的过程中频率恢复。因此,分布式光伏发电的影响在低频减载控制设计时应考虑电网低频减载方案高渗透的分布式光伏发电。

1。介绍

电力系统的频率反映了产生的有功功率平衡系统和负载所需要的有功功率(1,2]。当有大量活跃的电力短缺由于故障,系统的频率会下降,,在严重的情况下,它可能会导致频率崩溃,导致大停电。低频减载是一个重要组成部分的“第三道防线”2),这是一个有效的措施以防止频率崩溃,广泛应用于电力系统(3,4]。然而,作为一个重要的指标来衡量电力系统的安全稳定运行,电力系统的动态频率特性变得更加复杂和电网结构的变化(5- - - - - -9]。

目前,低频减载方法大致可以分为四个类别:根据传统减载方法,自适应低频减载方法(10),卸载方法使用节点信息构成指数(4,11,12),低频减载方法指导下人工智能方法(13]。如何合理安排低频减载方案同时确保以最低的成本获取电网的安全性是一个关键的问题。在[14),考虑到负载能力限制,总系统负载限制,和系统稳态频率约束的优化模型,提出了低频减载极限。实验表明,大量的冰箱可以交付频率储备约等于他们的平均功耗。电暖器还可以提供频率超过90%的储量最大功耗在特定的天气条件。在[15),考虑加载和卸载的敏感性的重要性,系统频率恢复,一个新的低频减载优化模型是制定。频率恢复旨在使用需求反应作为第一个选项拦截发生大扰动时的频率下降。然后,将旋转储备用于恢复频率回到predisturbance水平。测试结果表明,该热备用和需求响应部署方案能有效地恢复各种应急条件下的频率。此外,基于暂态频率偏移的安全,研究[16]分析了电压的影响,修正频率偏移和甩负荷的优化每一个将在传统的低频减载方案。尽管上述方法是有效的,实际的生产成本高,工程实用性很差。

目前,大多数的低频减载方案在实际电网采用传统的卸载方法根据。电力系统频率降低的过程中造成的事故,根据负载切断序列不同的频率设置值。与电网的不同能源结构比例的变化,传统的低频减载的适应性参数设置方法变得更糟的是(17,18]。水力发电的比例在汛期高,overshedding现象可能出现在甩负荷装置。根据不同比例的热功率的特点在不同的操作模式下的电网在汛期和旱季,结合水力发电对电网频率的影响,本文改进了传统的低频减载方案,以增加其适应性。这种方法还可以提供一个参考频率稳定控制地区的水电的高比例。

本文的贡献总结如下:(1)分析了频率耐力能力的分布式光伏发电湖南省及其对电力系统的频率响应特性的影响;(2)分析频率的影响耐力能力的分布式光伏发电在湖南电网低频减载;和(3)本文改进了传统的低频减载方案,以增加其适应性,可以提供一个参考频率稳定控制地区的水电的高比例。

2。介绍湖南电网的分布式光伏发电

近年来,随着太阳能光伏发电技术的进步,成本的减少,和国家相关政策的支持,湖南省分布式光伏发电提供了一个高速的发展趋势”多个点,范围广泛,和当地高密度网格集成。“到2020年5月,有506分布式光伏发电系统发电能力为2.16兆瓦湖南,其中148系统容量为1.36兆瓦与10 kV电网或更高的电压水平。区域分布而言,分布式光伏代在湖南主要定位在常德,岳阳,衡阳、长沙,和永州容量为1.54兆瓦,占71%的省级电网容量。分布式光伏湖南分布如图1。

3所示。频率的影响耐力对甩负荷控制的分布式光伏发电

3.1。要求频率耐力的分布式光伏发电

目前,相关要求的频率公差提出了分布式光伏发电在许多国家标准,其中操作频率范围的分布式光伏发电在“网格集成分布式发电技术要求”(GB / t33593 - 2017) [19)和“电力系统安全与稳定指南”(GB / 38755 - 2019)20.]。

“网格集成分布式发电技术要求”要求分布式发电直接连接到10 kV电压水平和35 kV电网电压水平应该有一定的承受能力系统频率异常和应该能够运行在电网频率范围内按照规定表所示1。

的新版本“电力系统安全与稳定指南”有更严格的要求的频率耐力能力分布式光伏发电。原则上,分布式发电的频率耐力能力与同步发电机是一致的。分布式发电的频率耐力能力应当满足下列条件时不断在48.5∼50.5赫兹的范围,如表所示2。

3.2。调查和分析频率耐力能力的分布式光伏发电在湖南电网

这项研究是在174上进行分布式光伏发电系统在常德、岳阳、衡阳、长沙,和永州。29的35 kV分布式发电系统的发电能力684000千瓦和145的10 kV以下系统发电能力301700千瓦。

根据统计分析,41分布式光伏单元的频率耐力能力不符合规定的频率公差要求“网格集成分布式发电技术要求”和“指导方针的新版本对于电力系统的安全与稳定。“网格集成能力为51100千瓦,占5%的光伏产能,包括5 35 kV-photovoltaic单位容量18400千瓦和36 380 V-photovoltaic kV-photovoltaic单位和单位的总容量32700千瓦。细节如表所示3。

4所示。频率的影响耐力能力的分布式光伏发电在湖南省甩负荷控制

4.1。低频减载过程中的频率特征

为了简化低频减载的理论分析,传统的等效单台机器负载频率响应模型框图如图2用于理论分析。转发链接图2代表等效发电机的转子旋转方程和两个反馈链接代表负载和发电机的频率特征。

根据图2系统的状态方程,可以列入 在哪里负荷频率调节效应,是主要的发电机组频率调节措施。是相当于机器的惯性时间常数;是电力短缺后,单元测试和负载的联合行动;综合时间常数的州长和发电机的原动机;是发电机的静态特征频系数;的电力负荷频率调节效应;是系统负荷频率调节效应系数;和是赤字造成的干扰。

它可以看到从方程(1),当频率动态过程的等效单机系统如图3是一个衰减振荡曲线,频率成正比的下行速度电力短缺,和频率下降的斜率可以表示为

由于州长和加载频率的影响因素,电力缺口∆P_卡蒂系统的随频率的降低干扰的过程。电力系统的频率是一个曲线斜率减小扰动后随着时间的推移。低频减载的作用后,权力空缺减少和频率下降速度减慢。联合行动下的州长和低频减载装置,系统频率可以恢复。

如图3,在电力系统扰动的情况下,6%的总系统负载切断故障之前在2.59和3.2年代,分别和系统频率变化的斜率每次负载切断。联合行动下的低频减载装置和单位州长,频率最终返回到一个新的平衡点。

动态频率响应过程中,单位规定负载系数和单位监管系数和惯性常数发生器的关键指标。对于多机系统,相当于监管的单位价值系数 在哪里的额定功率是我th代单位和 的额定功率的总和吗N代单位在整个系统。相当于监管的单位价值负荷系数

监管的单位价值系数的电力系统

计算的 ,如果jth代单位已经全面运作, 当负载增加。 电力系统的储备系数,也是一代的额定容量的比例单位的总有功功率负载。

惯性常数一代的单位是一个重要的参数反映了发电机转子的机械惯性。如果多个发电机组合成一个等效发电机,整个系统的总代 ;然后,惯性常数的单位价值的发电机组

它大约是认为惯性常数发电机组的惯性常数电力系统。

4.2。频率的影响耐力能力的分布式光伏发电在电力系统的频率特性

电力系统的频率反映了活动之间的平衡发电和有功功率消耗。出现较大的有功功率空缺时由于断层,频率会降低,这可能会导致系统频率崩溃,造成大规模停电。低频减载是一个重要的“第三道防线”的一部分,一个有效的措施来防止系统频率崩溃。然而,作为重要指标来衡量电力系统的安全稳定运行,电力系统的动态频率特性变得更加复杂的大规模分布式光伏等新能源。

频率耐力能力的分布式光伏发电是指保持连续操作的能力当系统频率超过正常范围。技术要求》规定的网格集成分布式发电,”当频率波动在49.5赫兹的范围- 50.2赫兹,分布式光伏发电应保持连续操作;当48赫兹49.5赫兹的频率波动,分布式光伏应该操作至少10分钟。当频率降到49.45 Hz由于电力短缺,如果分布式光伏发电没有低频耐力能力,分布式光伏将离线,最终导致大规模的电力短缺和电力系统的频率响应特性恶化。

大部分的实际电网低频减载方法采用传统的甩负荷根据。在电力系统频率降低造成的事故,根据负载切断序列不同的频率设置值。表4显示了湖南电网的低频减载方案。

基本是由五种基本的,最基本的区别是0.25赫兹,退出延迟是0.15秒,五种基本的动作频率是49赫兹,48.75赫兹,48.5赫兹,48.25赫兹,分别和48赫兹,和甩负荷的第一个将是6.6%。第二和第四回合的甩负荷为6.57%。特殊的动作频率》是49.25赫兹,且出口延迟是10秒,15秒,分别和20秒。

在高渗透区域电力系统分布式光伏代,如果出现大规模的离网事故由于频率差耐力容量的分布式光伏发电,电力短缺将会进一步扩展。自传统的低频减载方案没有考虑分布式光伏发电频率耐力的影响能力,卸载量设计方案小于实际的赤字,导致削弱低频减载负荷现象。因此,总功率赤字∆P_卡蒂电力系统的增加。根据(2),频率的下降速度将会加快,这将导致最低的频率减少干扰的过程中。

5。案例研究

为了分析分布式光伏发电频率耐力能力的影响的详细实现低频减载的影响,实时硬件在环(边境)系统从ModelingTech21建立如图4,其中包括StarSim软件,实时模拟器(NI FPGA板7868 r),和快速控制原型(PXIe 8821控制器)。仿真数据从2020年下半年的业务获得国家调度中心颁发的中国。总负载为18.16吉瓦,分布式光伏发电的容量2.16千瓦,直流输电的集成能力Qishao 800 MW, Hubei-Hunan连接线路的容量为2.87兆瓦,14火电机组在运行,保留18%的旋转备用容量。在仿真过程中,分布式光伏发电是关掉根据频率变化引起的频率的缺乏耐力。

5.1。频率的影响耐力能力的分布式光伏发电在甩负荷对湖南电网的控制

据统计在第二节中,网格集成能力的分布式光伏发电在湖南,不满足频率的耐力要求“网格集成分布式发电技术要求”的新版本“电力系统安全与稳定指南”,占总容量的5.18%。因此,两种情况下进行:A1:所有分布式光伏系统频率宽容。B1: 5%的分布式光伏发电能力没有频率耐力能力。

在上述两种情况下,Er-Xaing结线(Gegang线和LianL-double电路)线路故障跳闸的经历。进行频率控制是根据低频减载方案见表4。动态响应频率特性曲线如图5。蓝色曲线是A1的频率响应特性,和绿色曲线是B1的频率响应特性。

从图可以看出4,12%的普及率在分布式太阳能光伏发电的电力系统可以返回到新的稳态运行点后两轮甩负荷。在第一轮甩负荷,1.2167 GW的负载切断,而只有11000千瓦的分布式光伏发电离网B1的情况下,这是小相比第一轮甩负荷。根据(2),系统频率下降率有一个小变化。此外,系统频率迅速下降,时间开始第二轮甩负荷很短,所以最低频率两种模式之间的区别并不重要。第二轮甩负荷后,B1的频率恢复速度慢,在A1,这主要是因为B1的频率升高率小于两轮甩负荷后,在A1。

5.2。分布式光伏发电的影响与不同的能力没有耐力在甩负荷频率控制的湖南电网

为了进一步比较频率的影响耐力能力的分布式光伏发电的减载控制湖南电网,考虑以下两种情况:C1:考虑到25%的分布式光伏发电的容量没有频率耐力能力。D1:考虑到50%的分布式光伏发电的容量没有耐力频率的能力。

使用上面提到的扰动和低频减载方案,4例中的动态频率响应特性曲线如图所示5,红色曲线是C1和青色的频率响应特性曲线是D1的频率响应特性。频率特性指标如表所示5。

从图可以看出6电力系统只需要两个基本轮甩负荷B1和C1和频率可以恢复到新的平衡的点。然而,系统需要三个甩负荷基本轮在D1。主要原因是离网分布式光伏发电的比例会导致更大的系统的电力短缺。因此,越来越多的负载切断维持电力系统有功功率平衡。同时,如果更多的分布式光伏代没有频率公差功能,频率下降速度和最低频率较小。从图可以看出4,最低的频率是48.72赫兹,48.64赫兹,和48.52赫兹,分别在B1, C1, D1,如表所示5。

5.3。分布式光伏发电的不同渗透率的影响减载控制数量的湖南电网

为了分析分布式光伏渗透率的影响在甩负荷控制量湖南电网、三个操作场景普及率为10%,20%和30%。根据不同的渗透情况,电力短缺被绊倒Hubei-Hunan领带线模拟。数据7和8分别显示频率下的动态响应特性曲线两个场景当所有频率的分布式光伏代耐力能力和15%的人没有频率耐力能力。

从图可以看出7当普及率是30%,即使所有分布式光伏代有频率的耐力能力根据传统的低频减载控制方案,频率将在恢复过程由于过度乱砍滥伐的第二轮。传统的低频减载方案没有考虑分布式光伏发电的渗透率。当渗透率高,获得的甩负荷所需可能大于实际卸载量,导致电力系统的经济损失。

从图可以看出8,当15%的分布式光伏代没有频率耐力能力,较大的穿透率的分布式光伏发电会导致慢频率恢复速度在传统的低频减载控制方案中,这可能触发特殊的低频减载,从而导致进一步的减载。因此,分布式光伏发电的影响控制量的低频减载设计时需要考虑电力系统的低频减载方案的高渗透分布式光伏发电。

6。结论

分析频率耐力能力的分布式光伏发电湖南省及其对电力系统的频率响应特性的影响。最后,本文分析了影响频率的耐力能力的分布式光伏发电在湖南电网低频减载。结论如下:(1)缺乏频率耐力能力的分布式光伏发电会恶化在干扰电力短缺,这将导致低频减载装置负荷下容易脱落,从而导致在扰动频率下降率增加,进一步降低的最低频率。(2)频率上升期间,没有频率耐力的分布式光伏发电能力将减缓频率恢复速度。(3)仿真结果表明,分布式光伏发电越没有耐热能力,更深层次的扰动后的频率下降,基本轮甩负荷是必需的。当分布式光伏发电的普及率太高,可能会造成甩负荷导致负载损失,同时过度现象的过程中频率恢复。

命名法

:	负荷频率调节效应
:	发电机组的主要频率调节措施
:	电力短缺后的联合行动单元和负载
:	负荷频率调节效应
:	电力赤字造成的干扰
:	综合时间常数的州长和原动力
:	静态特性电源频率发生器的系数
:	系统的频率调节效应系数
:	额定功率的我th生成单元
:	额定功率的总和N一代
:	单位价值负载的等效调节系数
:	单位价值的电力系统的调节系数
:	惯性常数的单位
:	总代的整个系统
:	电力系统的储备系数
:	调节系数我th负载
:	的力量我th负载。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

本研究科技项目财务支持的国家电网湖南省电力有限公司(没有。5216 a520000m)。