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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明公开了一种计及源荷惯量支撑能力的系统临界惯量需求量化评估方法，该方法考虑源荷两侧的资源参与惯量支撑与一次调频，首先基于传统频率响应模型并考虑火电、风电与荷侧异步电机参与频率支撑动态过程，量化分析系统频率特征；其次考虑源荷资源的虚拟惯量支撑能力，建立电力系统等效惯量数学模型；最后以初始频率变化率、最大频率偏差为频率安全运行约束，并基于频率响应模型对电力系统临界惯量需求进行评估。本发明能够为当下新型电力系统频率稳定分析提供一种考虑源荷资源的临界惯量需求评估方法，可满足电网导则要求下的初始频率和最低频率运行安全要求。

主权项：1.一种计及源荷惯量支撑能力的系统临界惯量需求量化评估方法，其特征在于，所述方法的步骤为：步骤1、根据传统火电调频、风电调频和负荷侧异步电动机调频控制方式构建考虑源荷两侧惯量支撑与一次调频下的多机系统频率响应模型，并基于频率动态传递函数进行参数整定与频率特征分析，具体为：1基于经典SFR模型建立传统火电频率响应模型，并保留涡轮机和调速器的传递环节： 其中，FH、TTR分别为涡轮机的高压缸做功系数和再热时间常数；R为调速器一次调频下垂系数；km为机械功率增益系数；Δf为系统频率变化量；ΔPTR为火电调频单元有功变化量；s为频域算子；2风电调频控制方式考虑综合惯性控制，同时计及惯量支撑与桨距角一次调频能力，其频率动态传递函数为： 其中，kdf为惯性控制系数；Tω为惯性响应时间常数；kpf为桨距角一次调频系数；Tβ为桨距角响应时间常数；ΔPWind为风电调频单元有功变化量；3由于异步电机电磁功率和机械功率呈现非线性关系，在量化推导方面难以实现，因此基于小信号模型对系统异步电机的频率响应特性进行线性化处理；其频率响应传递函数表达式为： 其中，多项式Q1、Q2、Q3满足： 步骤2、随着新型电力系统同步发电机组的减少，通过多类型具有惯量支撑能力的调频单元参与频率控制；因此，新型电力系统频率特性的变化来源于系统多类型调频资源的有效惯量支撑，因此对电力系统等效惯量进行定量分析，具体为：1同步惯性时间常数定义为同步机组储存的动能与额定容量的比值；火电机组的等效惯性时间常数为： 式中，ωTRn为火电机组额定角速度；JTR为火电机组转动惯量；STR为火电机组额定容量；2DFIG动能变化量用DFIG转子角速度和固有转动惯量表示： 式中，ΔEDFIG、ρW、SW、JW、ΔωWr、ωWr0分别为DFIG的动能变化量、极对数、额定容量、固有转动惯量、转子角速度变化量和转子角速度初值；由于风机并网实现了频率与系统同步角速度的耦合，因此风机惯性响应控制过程中的动能变化量仍用系统同步角速度和虚拟惯量表示： 式中，JWeq为DFIG的虚拟转动惯量；ω0、Δω分别为系统同步角速度初值和同步角速度变化量；假设电力系统同步角速度初值、DFIG的转子角速度为零，根据公式89得风机虚拟转动惯量表达式为： 类比同步机组惯性时间常数的定义，则风机虚拟惯性时间常数为： 式中，ωWn、HDFIG分别为DFIG的额定角速度、固有惯性时间常数；3采用与传统同步机组具有相同频率传递特性的异步电机作为调频单元，得异步电机等效惯性时间常数为： 步骤3、根据上述频率动态表达式以及频率变化率与最大频率偏差解析式来探究基于双重频率动态约束下系统的临界惯量需求计算方法。

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