基于新能源多场站短路比的高比例新能源电网强度评估与提升方法

作     者：崔健 

作者单位：东北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姜涛

授予年度：2024年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：新能源多场站短路比 暂态过电压 卷积神经网络 输入特征构建 

摘      要：随着我国能源低碳清洁化转型的加速推进,新能源发电迅猛发展,电力系统中新能源装机容量激增,其中风电、光伏尤为突出,同步机对电网安全稳定影响的主导地位易被新能源机组取代,电力系统的电压支撑能力明显减弱,增加了系统电压失稳风险。此外,含高比例新能源和高比例电力电子设备的电力系统暂态过程也愈发复杂,故障情况下电力电子设备难以随着电网运行状态实时调整运行方式来提供有功、无功支撑,使得系统电压失稳风险增加,严重威胁了高比例新能源电力系统的安全稳定运行,故亟需提出适用于高比例新能源电力系统的电网强度评估、提升方法,以便及时采取相应控制措施或提升系统的电网强度,避免系统电压失稳、电压崩溃的发生。 对此,本文基于可准确定量表征高比例新能源电力系统的新能源多场站短路比指标进行分析,考虑其作为卷积神经网络模型的输出、输入部分以进行高比例新能源电力系统电网强度评估、电压失稳风险评估,并通过分析新能源机组有功功率与主变、箱变阻抗间关系建立起新能源多场站短路比的相关约束,以提升系统的电网强度,本文研究工作如下: (1)分析现阶段高比例新能源电力系统中各常用短路比指标存在的不足。此外,基于短路比的物理本质,建立了能够定量指征“双高电力系统电网强度的新能源多场站短路比指标,进而直观地衡量新能源场站与交流系统的相对强弱。进一步,通过分析暂态过电压发生时刻新能源场站并网点至交流系统的电压降落情况,确定并网点处新能源多场站短路比与暂态过电压的内在联系,即二者存在负相关性。 (2)选择可对输入变量实现关键特征的自动提取,并且能够对输入、输出进行全面刻画的卷积神经网络作为评估模型。选取稳态时系统各电气量作为静态特征,并将新能源多场站短路比作为输出,建立静态特征与新能源多场站短路比的高维映射关系,实现电力系统的电网强度评估。从静态特征、动态特征角度考虑,结合新能源多场站短路比及其他影响系统电压稳定性的重要因素进行输入特征集构建,并选取暂态过电压、低电压相关指标作为输出,实现电力系统暂态过电压、低电压风险评估。 (3)此外,考虑新能源机组有功出力及变压器阻抗信息,建立了适合高比例新能源电力系统电网强度提升的新能源多场站短路比约束,并以系统发电成本和风电弃风成本最小为目标函数,提出了考虑新能源多场站短路比约束的电网强度提升方法,保证了新能源机端、并网点处的新能源多场站短路比处于合理水平,有效解决了故障导致的新能源场站脱网问题,同时在满足电网安全稳定约束前提下,提高了大规模新能源基地送出能力。