一种新能源构网装备暂态支撑配置评估方法及系统与流程

本发明涉及电力系统暂态稳定评估，特别涉及一种新能源构网装备暂态支撑配置评估方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源发电比例的不断提升，以风电、光伏等为代表的新能源电源逐渐通过电力电子变流器并网运行，电力系统的运行特性正在由传统的同步发电机主导逐步向电力电子装备主导转变。为提升新能源并网系统在弱电网环境下的稳定性，具有电压源特性的构网型（grid-forming）新能源装备逐渐成为新型电力系统的重要支撑单元。构网装备通过模拟同步机惯量特性或采用电压源控制策略，可在系统暂态扰动过程中提供电压支撑、频率支撑及功率调节能力，从而提升系统的暂态稳定水平。在实际应用中，多台新能源构网装备通常以并联形式接入同一电网节点，并通过协同控制共同承担电网暂态支撑任务。为保障并网系统的稳定运行，需对并联系统中各构网装备的暂态支撑能力进行合理评估，并分析各装备在扰动过程中的支撑贡献分配情况。

2、然而，现有技术在对新能源构网装备暂态支撑能力进行评估时，现有方法通常基于设备额定容量或控制参数对支撑能力进行静态估计，未充分考虑直流侧储能状态、直流母线电压以及可用能量等因素对实际支撑能力的约束，难以准确反映设备在实际运行状态下可提供的暂态支撑能力。

技术实现思路

1、针对现有技术中现有方法难以准确反映设备在实际运行状态下可提供的暂态支撑能力问题，本发明提供了新能源构网装备暂态支撑配置评估方法及系统，能够提高新能源构网装备暂态支撑评估的真实性和精确性，还能够为容量配置、储能配置及控制策略优化提供直接依据。具体技术方案如下：

2、一种新能源构网装备暂态支撑配置评估方法，包括以下步骤：获取并联系统中各新能源构网装备的直流侧能量状态参数，其中，直流侧能量状态参数至少包括直流母线电压、储能荷电状态、额定容量参数、储能额定容量以及暂态过载系数；基于直流侧能量状态参数计算各新能源构网装备的理论暂态支撑能力，并根据各新能源构网装备的理论暂态支撑能力形成理论暂态支撑能力集合；获取各新能源构网装备的暂态支撑输出，并根据暂态支撑输出计算各新能源构网装备的实际暂态支撑贡献，根据实际暂态支撑贡献计算各设备在系统整体支撑中的贡献比例，并形成实际暂态支撑贡献比例集合；基于理论暂态支撑能力集合计算并生成新能源构网装备的理论支撑能力比例集合，将理论支撑能力比例集合与实际暂态支撑贡献比例集合逐一对比，并计算支撑偏差指标，基于支撑偏差指标评估各新能源构网装备之间的暂态支撑失衡程度，根据暂态支撑失衡程度输出新能源构网装备的暂态支撑配置评估结果。

3、优选的，获取并联系统中各新能源构网装备的直流侧能量状态参数包括：实时采集各新能源构网装备的直流母线电压、储能荷电状态、额定容量参数、储能额定容量以及暂态过载系数；对各新能源构网装备的直流母线电压、储能荷电状态、额定容量参数、储能额定容量以及暂态过载系数进行标准化处理。

4、优选的，基于直流侧能量状态参数计算各新能源构网装备的理论暂态支撑能力，并根据各新能源构网装备的理论暂态支撑能力形成理论暂态支撑能力集合包括：基于标准化处理后的直流母线电压及储能荷电状态进行能量状态判定，根据能量状态判定结果计算各新能源构网装备的直流侧可用状态标识量；基于各新能源构网装备的直流侧可用状态标识量及储能额定容量计算各新能源构网装备当前时刻可调用的直流侧可用能量；根据各新能源构网装备的直流侧可用状态标识量、额定容量参数及暂态过载系数计算各新能源构网装备的最大瞬时输出能力；基于各新能源构网装备当前时刻可调用的直流侧可用能量计算各新能源构网装备的持续支撑能力；根据各新能源构网装备的最大瞬时输出能力及持续支撑能力确定各新能源构网装备的理论暂态支撑能力，并根据各新能源构网装备的理论暂态支撑能力形成理论暂态支撑能力集合。

5、优选的，获取各新能源构网装备的暂态支撑输出包括：实时检测电网电压及系统频率，当电网电压的偏离额定值超过电压偏差阈值或系统频率的偏离额定频率超过预设频率偏差阈值时，触发暂态扰动事件并启动暂态支撑输出数据的采集过程；触发暂态扰动事件后，对各新能源构网装备的输出功率进行连续采样记录，记录扰动发生时刻至支撑结束时刻之间的有功输出功率以及无功输出功率，当检测到设备输出功率恢复至扰动前稳定运行范围内时判定为支撑结束时刻；并在采样过程中，对采集到的功率数据进行滤波处理，形成各新能源构网装备在扰动期间的暂态支撑输出数据。

6、优选的，根据暂态支撑输出计算各新能源构网装备的实际暂态支撑贡献，根据实际暂态支撑贡献计算各设备在系统整体支撑中的贡献比例，并形成实际暂态支撑贡献比例集合包括：根据各新能源构网装备在扰动期间的暂态支撑输出计算各新能源构网装备在扰动期间提供的累计支撑量；根据各新能源构网装备在扰动期间提供的累计支撑量计算系统整体支撑总量；根据各新能源构网装备在扰动期间提供的累计支撑量及系统整体支撑总量计算各新能源构网装备在扰动期间的实际支持贡献比例，并基于各新能源构网装备在扰动期间的实际支持贡献比例形成实际暂态支撑贡献比例集合。

7、优选的，基于理论暂态支撑能力集合计算并生成新能源构网装备的理论支撑能力比例集合，将理论支撑能力比例集合与实际暂态支撑贡献比例集合逐一对比，并计算支撑偏差指标包括：根据所述各新能源构网装备的理论暂态支撑能力集合计算各新能源构网装备的理论支撑能力比例，根据各新能源构网装备的理论支撑能力比例形成新能源构网装备的理论支撑能力比例集合；将所述各新能源构网装备的实际暂态支撑贡献比例集合与新能源构网装备的理论支撑能力比例集合进行逐一对比，并计算差异程度作为支撑偏差指标。

8、优选的，基于支撑偏差指标评估各新能源构网装备之间的暂态支撑失衡程度，根据暂态支撑失衡程度输出新能源构网装备的暂态支撑配置评估结果包括：根据支撑偏差指标评估各新能源构网装备之间的暂态支撑失衡程度，根据各新能源构网装备之间的暂态支撑失衡程度计算系统整体暂态支撑失衡水平；基于系统整体暂态支撑失衡水平对当前系统暂态支撑配置的合理性进行评估，当确定当前系统暂态支撑配置不合理时，对设备进行分类标记；根据设备分类标记生成新能源构网装备的暂态支撑评估报告作为暂态支撑配置评估结果。

9、优选的，新能源构网装备的暂态支撑评估报告至少包括以下关键数据：各新能源构网装备的理论暂态支撑能力、各新能源构网装备的理论支撑能力比例、各新能源构网装备的实际暂态支撑贡献比例、各新能源构网装备的支撑偏差指标及系统整体暂态支撑失衡水平。

10、优选的，基于支撑偏差指标评估各新能源构网装备之间的暂态支撑失衡程度包括：当多个设备的支撑偏差指标超过预设偏差阈值时，则判定系统存在暂态支撑失衡风险，并记录对应设备及对应的暂态支撑失衡程度。

11、本发明还提供一种新能源构网装备暂态支撑配置评估系统，应用于上述的新能源构网装备暂态支撑配置评估方法，其包括：直流分析模块，用于获取并联系统中各新能源构网装备的直流侧能量状态参数，其中，直流侧能量状态参数至少包括直流母线电压、储能荷电状态、额定容量参数、储能额定容量以及暂态过载系数；基于直流侧能量状态参数计算各新能源构网装备的理论暂态支撑能力，并根据各新能源构网装备的理论暂态支撑能力形成理论暂态支撑能力集合；暂态支撑分析模块，用于获取各新能源构网装备的暂态支撑输出，并根据暂态支撑输出计算各新能源构网装备的实际暂态支撑贡献，根据实际暂态支撑贡献计算各设备在系统整体支撑中的贡献比例，并形成实际暂态支撑贡献比例集合；评估模块，用于基于理论暂态支撑能力集合计算并生成新能源构网装备的理论支撑能力比例集合，将理论支撑能力比例集合与实际暂态支撑贡献比例集合逐一对比，并计算支撑偏差指标，基于支撑偏差指标评估各新能源构网装备之间的暂态支撑失衡程度，根据暂态支撑失衡程度输出新能源构网装备的暂态支撑配置评估结果。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过引入直流母线电压、储能荷电状态、额定容量及暂态过载能力等参数，对各设备在当前运行条件下的可用暂态支撑能力进行约束计算，避免了现有技术仅按额定容量评估而导致的失真；通过在扰动场景下采集并量化各设备实际支撑输出，获得能够真实反映支撑承担程度的贡献比例；进一步通过将实际支撑贡献与理论支撑能力进行对比，识别过载支撑设备与支撑不足设备，并形成系统整体支撑失衡程度的评估结果。本发明不仅能够提高新能源构网装备暂态支撑评估的真实性和精确性，还能够为容量配置、储能配置及控制策略优化提供直接依据。