一种计及小信号稳定的新能源场站机组选型及参数优化方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及新能源并网系统稳定性分析的，尤其涉及一种计及小信号稳定的新能源场站机组选型及参数优化方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着风电、光伏等新能源大规模并网，新能源场站并网系统振荡问题频发，小信号稳定性成为制约新能源电力安全运行的关键因素。目前行业内提升新能源系统稳定性的方式主要分为两类，一是系统运行层面，通过加装附加阻尼控制器等装置抑制振荡，但该方式投入成本高、整体经济性差；二是装备设计层面，优化机组控制参数以实现振荡抑制，但现有策略多针对单一工况或特定工况设计，新能源场站实际运行工况随风速、出力实时变化，该类方法易出现控制失效问题。

2、同时，现有研究极少从新能源场站前期规划设计阶段出发，统筹考虑全工况下的小信号稳定性进行机组选型与系统参数设计。常规机组选型仅参考装机容量、造价、发电效率等指标，未结合并网稳定特性开展评估，极易出现场站建成后全工况运行下稳定裕度不足、频繁振荡的问题，后期改造难度大、成本高。因此，亟需提出一种面向场站设计阶段、可兼顾全工况小信号稳定性的机组选型与参数优化方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种能够降低改造成本与运行风险，提升新能源并网系统的运行可靠性的一种计及小信号稳定的新能源场站机组选型及参数优化方法、系统、设备及介质，可以有效地解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种计及小信号稳定的新能源场站机组选型及参数优化方法，包括以下步骤：

3、获取新能源场站电网边界基础参数，根据预设投资成本约束生成多组新能源机组备选方案；

4、针对每组所述机组备选方案构建场站二元导纳模型，根据所述二元导纳模型构造等效双变量开环传递函数，定量获取系统稳定评价指标；

5、依据所述稳定评价指标筛选低并网振荡风险机组备选方案，对筛选后的机组备选方案的配套可调电网参数开展全运行区间稳定裕度校核；

6、响应于校核结果不满足预设稳定阈值，依据裕度分布规律迭代调整所述可调电网参数并重复校核直至全运行区间稳定裕度达标；响应于校核结果满足预设稳定阈值，则进入下一步；

7、结合多维度工程指标输出场站一体化最优设计方案。

8、进一步的，所述新能源机组备选方案的生成步骤包括：

9、获取新能源场站电网边界基础参数，所述新能源场站电网边界基础参数作为固定边界条件；

10、根据预设投资成本约束，结合设备经济指标，对新能源机组配置方案进行初筛，剔除总投资超出预设投资成本约束范围的方案，保留多组满足投资要求的新能源机组备选方案。

11、进一步的，所述电网边界基础参数包括场站规模、整体布局、线路参数以及输电通道基础参数。

12、进一步的，所述系统稳定评价指标的获取方法，具体包括：

13、针对每组所述机组备选方案，构建场站并网侧二元导纳模型；

14、联立所述二元导纳模型与含可调参数的电网阻抗模型，构造等效双变量开环传递函数；所述传递函数的两个自变量分别为场站运行工况与电网可调参数；

15、基于所述双变量开环传递函数计算得到系统稳定评价指标，所述系统稳定评价指标包括系统小信号稳定区间与相位裕度；

16、基于所述相位裕度计算结果，绘制不同相位裕度对应的等值曲线组。

17、进一步的，所述等效双变量开环传递函数的表达式为：

18、；

19、式中，表示采用第i种型号机组构成的新能源场站，在特定运行工况和特定电网参数下的开环频率响应特性，用于决定系统的小信号稳定性；为选择第个型号风电机组所构成的风场的并网侧等效导纳模型；下标表示类型机组构成的风场；表示拉普拉斯变换的复频率变量，，为扰动频率；表示运行工况，表示与系统待确定参数有关的电网阻抗；表示串联补偿度或输电线路长度。

20、进一步的，所述系统小信号稳定区间的判定公式为：

21、；

22、式中，为系统小信号稳定区域；为不同运行工况、不同系统参数下的相位裕度；、分别为系统待优化参数的取值下限与上限。

23、进一步的，所述相位裕度的计算表达式为：

24、；

25、式中，为幅值运算，为相位运算。

26、进一步的，所述曲线组表达式为：

27、；

28、式中，、、分别为相位裕度等于0°、10°、γ的等值曲线，依据等值曲线完成系统参数修正。

29、进一步的，对筛选后的机组备选方案的配套可调电网参数开展全运行区间稳定裕度校核的步骤，具体包括：

30、依据系统稳定评价指标，设定机组筛选判据；

31、将各组机组备选方案对应的小信号稳定区间与相位裕度数值同所述机组筛选判据逐一比对，剔除不满足机组筛选判据的高振荡风险机组备选方案，保留满足机组筛选判据的低并网振荡风险机组备选方案；

32、针对筛选后的机组备选方案，结合其配套的可调电网参数，逐组计算对应工况与参数组合下的系统相位裕度，完成全运行区间的稳定裕度校核。

33、本发明还提供了一种计及小信号稳定的新能源场站机组选型及参数优化系统，包括：

34、备选方案生成模块，获取新能源场站电网边界基础参数，根据预设投资成本约束生成多组新能源机组备选方案；

35、稳定性评估模块，针对每组所述机组备选方案构建场站二元导纳模型，根据所述二元导纳模型构造等效双变量开环传递函数，定量获取系统稳定评价指标；

36、方案筛选与校核模块，依据所述稳定评价指标筛选低并网振荡风险机组备选方案，对筛选后的机组备选方案的配套可调电网参数开展全运行区间稳定裕度校核；

37、参数迭代优化模块，响应于校核结果不满足预设稳定阈值，依据裕度分布规律迭代调整所述可调电网参数并重复校核直至全运行区间稳定裕度达标；响应于校核结果满足预设稳定阈值，则进入下一步；

38、方案输出模块，结合多维度工程指标输出场站一体化最优设计方案。

39、本发明还提供一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上任一项所述的计及小信号稳定的新能源场站机组选型及参数优化方法的步骤。

40、本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的计及小信号稳定的新能源场站机组选型及参数优化方法的步骤。

41、通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

42、将小信号稳定性分析前置到新能源场站规划设计阶段，从源头规避并网振荡问题，区别于传统建成后加装稳控装置、优化控制参数的事后整改方式，降低改造成本与运行风险；基于二元导纳模型与等效双变量开环传递函数，可精准量化全工况下系统稳定区间与相位裕度，充分考虑风速与出力等工况时变特性，解决传统单工况分析适用性差的问题；通过相位裕度等值曲线指导系统参数优化，参数调整目标明确且优化效率高，能够保障新能源场站在全运行区间内具备充足的稳定裕度，提升新能源并网系统的运行可靠性；方法通用性强，不仅适用于风电场，也可拓展应用于光伏电站、风光混合场站等各类新能源场站的机组选型与参数优化工作。