本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領域，具體涉及一種考慮水電過載能力的一次調頻旋轉備用容量配置方法。
背景技術：
頻率是電力系統(tǒng)監(jiān)視和分析的主要參量之一，保持頻率在合格范圍內是電力系統(tǒng)運行的重要任務。當系統(tǒng)頻率變化較大時，將會給電力系統(tǒng)帶來明顯的不利影響，甚至導致頻率穩(wěn)定破壞事故的發(fā)生。對于小系統(tǒng)或孤網(wǎng)來說，頻率穩(wěn)定的重要性甚至超過功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定。
低頻減載作為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行三道防線中的最后一道防線，是防止電力系統(tǒng)發(fā)生頻率崩潰的緊急控制措施。電力系統(tǒng)在安排運行方式時，在預想事故范圍內要避免出現(xiàn)頻率偏移過大，觸發(fā)低頻減載動作。旋轉備用主要是為了防止事故損失電源或負荷突增等供電不足問題，是保障電力系統(tǒng)可靠性和頻率穩(wěn)定的重要手段之一。
在互聯(lián)電網(wǎng)背景下，旋轉備用容量配置方法主要有兩大類，一類是傳統(tǒng)基于經驗的方法，包括：1)系統(tǒng)峰荷的固定比例，如7％-10％；2)系統(tǒng)中單機最大容量，這類方法應用簡單，但經濟性不高。另一類是在市場環(huán)境下，通?；诳煽啃浴⒊杀痉治龊托б嬖u估進行優(yōu)化評估，得到最優(yōu)方案。但這兩類方法基本都忽略了動態(tài)過程，沒有考慮旋轉備用容量不同對系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的影響。為此，有學者提出了一種考慮暫態(tài)頻率偏移的一次調頻旋轉備用優(yōu)化方法，考慮了旋轉備用容量對頻率穩(wěn)定動態(tài)過程的影響，是明顯的進步。但是，該方法的頻率穩(wěn)定性依然不高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述技術問題提供一種考慮水電過載能力的一次調頻旋轉備用容量配置方法。
本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：
一種考慮水電過載能力的一次調頻旋轉備用容量配置方法，包括以下步驟：
a、確定參與一次調頻的水電機組，獲取各水電機組的水頭、流量信息；
b、根據(jù)水頭、流量信息計算各水電機組的出力；
c、根據(jù)水電機組出力、自身額定功率判斷各水電機組的過載能力系數(shù)；
d、根據(jù)過載能力系數(shù)修訂各發(fā)電機調速系統(tǒng)限幅環(huán)節(jié)參數(shù)pmax，pmax即各發(fā)電機的最大發(fā)電量限制；
e、根據(jù)發(fā)電機調速系統(tǒng)限幅環(huán)節(jié)參數(shù)pmax，在離線仿真環(huán)節(jié)中分別按照旋備機組臺數(shù)最少或旋備總容量最小方法確定旋轉備用容量。
發(fā)明人在工作中發(fā)現(xiàn)，在電網(wǎng)中，特別是在高水電占比電網(wǎng)中，若水電具有一定的過載能力，則相當于在系統(tǒng)中分布式配置了一定容量的旋轉備用容量，對于頻率穩(wěn)定大有好處，可顯著減少旋轉備用配置容量?，F(xiàn)有的旋轉備用容量配置方法均沒有考慮機組自身出力的過載能力，其頻率穩(wěn)定性不高。而本方案的方法綜合考慮水電過載能力，進而通過離線仿真分析給出一次調頻旋轉備用容量配置方案，可大大提高頻率的穩(wěn)定性，顯著減小旋轉備用配置容量。水電是否具有過載能力與水輪機水頭、流量相關。
作為優(yōu)選，各水電機組的出力pi為：
pi＝9.81qihiηi；
其中，i＝1、2、3、…、n，n為參與一次調頻的水電機組的臺數(shù)；hi為第i臺水電機組的水頭；qi為第i臺水電機組的流量；ηi為第i臺水電機組的效率。
作為優(yōu)選，所述步驟c的方法具體為：
若
若
若
其中，pn為水電機組自身額定功率；
作為優(yōu)選，所述旋備機組臺數(shù)最少的方法為：
e1-1、在初始潮流下，在給定最大發(fā)電失去量△pmax的條件下，校核當前潮流中的旋轉備用配置是否滿足最大暫態(tài)頻率偏移量△fmax的要求，若滿足，則得到一個可行解，進行下一步；否則增加旋轉備用，重復該步驟；
e1-2、在滿足最大暫態(tài)頻率偏移量△fmax要求的條件下，減開部分機組，增加各旋備機組承擔的旋轉容量；若旋備機組臺數(shù)不再下降，則得到旋備機組臺數(shù)最少的配置方案；否則，重復該步驟。
作為優(yōu)選，所述旋備總容量最小的方法為：
e2-1、在初始潮流下，在給定最大發(fā)電失去量△pmax的條件下，校核當前潮流中的旋轉備用配置是否滿足最大暫態(tài)頻率偏移量△fmax的要求，若滿足，則得到一個可行解，進行下一步；否則增加旋轉備用，重復該步驟；
e2-2、在滿足最大暫態(tài)頻率偏移量△fmax要求的條件下，增開部分機組，減少各旋備機組承擔的旋轉容量；若旋備總容量不再下降，則得到旋備總容量最小的配置方案；否則，重復該步驟。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：
本發(fā)明的旋轉備用容量方法，綜合考慮水電過載能力，進而通過離線仿真分析給出一次調頻旋轉備用容量配置方案，可大大提高頻率的穩(wěn)定性，顯著減小旋轉備用配置容量。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：
圖1為不同旋轉方案下系統(tǒng)頻率響應曲線。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。
實施例1
一種考慮水電過載能力的一次調頻旋轉備用容量配置方法，包括以下步驟：
a、確定參與一次調頻的水電機組，獲取各水電機組的水頭、流量信息；
b、根據(jù)水頭、流量信息計算各水電機組的出力；
c、根據(jù)水電機組出力、自身額定功率判斷各水電機組的過載能力系數(shù)；
d、根據(jù)過載能力系數(shù)修訂各發(fā)電機調速系統(tǒng)限幅環(huán)節(jié)參數(shù)pmax；
e、根據(jù)發(fā)電機調速系統(tǒng)限幅環(huán)節(jié)參數(shù)pmax，在離線仿真環(huán)節(jié)中按照旋備機組臺數(shù)最少或旋備總容量最小方法確定旋轉備用容量。
實施例2
基于實施例1的方法思想，本實施例公開一具體實施例。
以某公司實際電力系統(tǒng)離線仿真分析為例，要求系統(tǒng)在突然失去2600mw電源的情況下，不觸發(fā)低頻減載，即系統(tǒng)最大暫態(tài)頻率偏移不超過1hz。
a、確定參與一次調頻的水電機組，獲取各水電機組的水頭hi、流量qi信息；
b、根據(jù)水頭hi、流量qi信息計算各水電機組的出力pi，
具體的，pi＝9.81qihiηi，其中，i＝1、2、3、…、n，n為參與一次調頻的水電機組的臺數(shù)；hi為第i臺水電機組的水頭；qi為第i臺水電機組的流量；ηi為第i臺水電機組的效率；
c、確定各水電機組的過載能力系數(shù)ki；
d、修訂各機組調速器模型中限幅環(huán)節(jié)參數(shù)pmax；
到此，可進行離線仿真確定旋轉備用容量，離線仿真可采用兩種方法進行
其一：按照旋備機組臺數(shù)最少原則，具體方法為：
調整初始潮流開機方式，使得旋轉備用滿足系統(tǒng)在突然失去2600mw電源的情況下，最大暫態(tài)頻率偏移不超過1hz的要求，調整后的潮流中，共20臺機組參與一次調頻；
在滿足給定約束的條件下，減開部分機組，增加各旋備機組承擔的旋轉容量，最少需要按照9臺發(fā)電機，即8臺600mw和1臺200mw在事故前空載，全部容量作為旋轉備用，共計安排5000mw旋轉備用，此時系統(tǒng)主要機組頻率曲線如圖1所示，各機組最大暫態(tài)頻率偏移均不超過1hz，不觸發(fā)低頻減載動作。
其二：按旋備總容量最小原則，具體方法為：
調整初始潮流開機方式，使得旋轉備用滿足系統(tǒng)在突然失去2600mw電源的情況下，最大暫態(tài)頻率偏移不超過1hz的要求，調整后的潮流中，共20臺機組參與一次調頻；
在滿足給定約束的條件下，增開部分機組，增加參與旋轉備用機組的臺數(shù)，減少各機組承擔的旋轉備用，按照各臺發(fā)電機0.15倍額定容量作為旋轉備用，共計安排4200mw旋轉備用，各機組最大暫態(tài)頻率偏移均不超過1hz，不觸發(fā)低頻減載動作。
本方案綜合考慮了水頭和流量對水電過載能力的影響，進而通過離線仿真分析在給定最大發(fā)電失去量和最大暫態(tài)頻率偏移的條件下，分別按照旋備機組臺數(shù)最少和旋備總容量最小為原則，給出兩種一次調頻旋轉備用容量配置方案，為運行人員合理安排運行方式提供輔助決策，提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行水平。
實施例3
本實施例在上述實施例的基礎上對水電機組的過載能力系數(shù)的判定方法進行細化：
若
若
若
以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。