一种新能源集群多场站短路比计算方法及系统与流程

1.本发明涉及新能源发电技术和电力系统领域，具体涉及一种新能源集群多场站短路比计算方法及系统。


背景技术：

2.风电、光伏等新能源集中多个电站集群汇集升压并网是新能源的主要开发模式。新能源集中开发地区普遍常规电源少、电压、频率支撑弱，大规模新能源开发引起的稳定性问题突出，包括暂态过电压、宽频带振荡等。研究表明，这些问题的产生与新能源并网点的电网强度关系极大，电网强度越弱，发生过电压、振荡等稳定问题的风险越大。
3.短路比是衡量电源/负荷接入点电网强度的一个重要指标，然而常规的短路比计算方法主要针对单一设备，对于新能源集群并网的场景，只是单独评价单一设备，评估结果过于乐观和片面，导致衡量新能源机组并网点的真实强度的准确性较低，易对新能源集群的规划和运行产生影响。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术主要针对单一设备的短路比进行计算，只是单独评价单个设备，评估结果过于乐观和片面，导致衡量新能源机组并网点真实强度的准确性较低问题，本发明提出了一种新能源集群多场站短路比计算方法，包括：
5.获取各新能源场站注入电网的电流和电压；
6.基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压分析各新能源场站之间的电压影响，得到电压交互影响系数；
7.基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压计算所述各新能源场站的机端母线短路容量；
8.基于所述电压交互影响系数和所述机端母线短路容量结合新能源多场站短路比计算式计算新能源多场站短路比。
9.优选的，所述基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压分析各新能源场站之间的电压影响，得到电压交互影响系数，包括：
10.基于新能源注场站注入电网的电流和电压计算得到功率；
11.基于两新能源场站之间的互阻抗、两新能源场站的自阻抗与所述功率的关系得到两新能源场站之间的互阻抗与所述两新能源场站的自阻抗的比值；
12.计算所述两新能源场站的电压比值；
13.由所述两新能源场站之间的互阻抗与所述两新能源场站的自阻抗的比值和所述电压比值计算电压交互影响系数。
14.优选的，所述电压交互影响系数按下式计算：
15.16.式中，为新能源场站l和新能源场站i之间的电压交互影响系数，为新能源场站i的自阻抗，为新能源场站l与新能源场站i之间的互阻抗，为新能源场站i的电压，为新能源场站l的电压。
17.优选的，所述基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压计算所述各新能源场站的机端母线短路容量，包括：
18.基于所述各新能源场站在短路时注入电网的电流和电压计算所述各新能源场站的视在功率；
19.由所述各新能源场站的视在功率作为所述各新能源场站的机端母线短路容量。
20.优选的，所述新能源多场站短路比计算式如下式所示：
[0021][0022]
式中，pi jqi为新能源场站i的视在功率，pi为新能源场站i的有功功率，qi为新能源场站i的无功功率，p
l
jq
l
为新能源场站l的视在功率，p
l
为新能源场站l的有功功率，q
l
为新能源场站l的无功功率，为新能源场站l和新能源场站i之间的电压交互影响系数，s
ki
为新能源场站i的机端母线短路容量。
[0023]
再一方面，本技术还提供了一种新能源集群多场站短路比计算系统，包括：
[0024]
获取模块，用于获取各新能源场站注入电网的电流和电压；
[0025]
系数计算模块，用于基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压分析各新能源场站之间的电压影响，得到电压交互影响系数；
[0026]
容量计算模块，用于基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压计算新能源场站的机端母线短路容量；
[0027]
短路比计算模块，用于基于所述电压交互影响系数和所述机端母线短路容量结合新能源多场站短路比计算式计算新能源多场站短路比。
[0028]
优选的，所述系数计算模块，包括：
[0029]
影响电流计算子模块，用于基于新能源注场站注入电网的电流和电压计算得到功率；
[0030]
比值计算子模块，用于计算所述两新能源场站的电压比值，并由所述两新能源场站之间的互阻抗、所述两新能源场站的自阻抗与所述功率的关系得到两新能源场站之间的互阻抗与所述两新能源场站的自阻抗的比值；
[0031]
影响系数计算子模块，用于由所述两新能源场站之间的互阻抗与所述两新能源场站的自阻抗的比值和所述电压比值计算电压交互影响系数。
[0032]
优选的，所述影响系数计算子模块通过下式计算电压交互影响系数：
[0033][0034]
式中，为新能源场站l和新能源场站i之间的电压交互影响系数，为新能源场站i的自阻抗，为新能源场站l与新能源场站i之间的互阻抗，为新能源场站i的电压，
为新能源场站l的电压。
[0035]
优选的，所述容量计算模块，包括：
[0036]
视在功率计算子模块，用于基于所述各新能源场站在短路时注入电网的电流和电压值计算所述各新能源场站的视在功率；
[0037]
短路容量确定子模块，用于由所述各新能源场站的视在功率作为所述各新能源场站的机端母线短路容量。
[0038]
优选的，所述短路比计算模块通过下式计算新能源多场站短路比：
[0039][0040]
式中，pi jqi为新能源场站i的视在功率，pi为新能源场站i的有功功率，qi为新能源场站i的无功功率，p
l
jq
l
为新能源场站l的视在功率，p
l
为新能源场站l的有功功率，q
l
为新能源场站l的无功功率，为新能源场站l和新能源场站i之间的电压交互影响系数，s
ki
为新能源场站i的机端母线短路容量。
[0041]
再一方面，本技术还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；
[0042]
处理器，用于执行一个或多个程序；
[0043]
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的一种新能源集群多场站短路比计算方法。
[0044]
再一方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的一种新能源集群多场站短路比计算方法。
[0045]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0046]
本发明提供了一种新能源集群多场站短路比计算方法，包括：获取各新能源场站注入电网的电流和电压；基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压分析各新能源场站之间的电压影响，得到电压交互影响系数；基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压计算所述各新能源场站的机端母线短路容量；基于所述电压交互影响系数和所述机端母线短路容量结合新能源多场站短路比计算式计算新能源多场站短路比。本发明考虑了各新能源场站之间的相互影响，使得计算得到的短路比更准确，能够反映新能源机组并网点的真实强度。
附图说明
[0047]
图1为本发明的一种新能源集群多场站短路比计算方法流程图；
[0048]
图2为本发明提供的新能源多场站短路比计算流程；
[0049]
图3为本发明提供的新能源多场站耦合方式示意图。
具体实施方式
[0050]
本发明提出一种新能源集群多场站短路比计算方法，针对高比例新能源接入地区，提供更准确的电网强度评价方法，包括每个新能源电站真实的并网点强度以及整个集群的整体强度指标，准确评估集群并网条件下，每个新能源电站真实的并网点强度指标，科学指导新能源基地的开发规划和调度运行。
[0051]
实施例1：
[0052]
一种新能源集群多场站短路比计算方法，如图1所示，包括：
[0053]
步骤1：获取各新能源场站注入电网的电流和电压；
[0054]
步骤2：基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压分析各新能源场站之间的电压影响，得到电压交互影响系数；
[0055]
步骤3：基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压计算所述各新能源场站的机端母线短路容量；
[0056]
步骤4：基于所述电压交互影响系数和所述机端目标短路容量结合新能源多场站短路比计算式计算新能源多场站短路比。
[0057]
本发明提出一种新能源集群多场站短路比计算方法，具体流程如图2所示包括：
[0058]
步骤1：获取各新能源场站注入电网的电流和电压，具体实施过程中，获取各新能源场站在短路时注入电网的电流和电压；
[0059]
环节1：引用经典定义，评估电网强度的短路比scr定义为新能源机端母线的短路容量与额定功率的比值：
[0060][0061]
其中，sk为新能源发电的机端母线短路容量，通过电网短路电流计算获取短路容量；sn为新能源发电额定容量。
[0062]
步骤2中的基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压分析各新能源场站之间的电压影响，得到电压交互影响系数，具体包括：
[0063]
环节2：设在包含n个新能源场站的新能源多场站中，各个新能源发电注入电网的电流分别为i1，i2，
…
，in，这里将每个新能源场站作为一个节点，对每个节点进行编号，由各节点处的电压和电流得到节点阻抗矩阵z，如图3所示，则第l个新能源场站对第i个新能源场站的电压和功率的影响分别为：
[0064][0065][0066]
式中，为节点i的自阻抗，即从节点i机端母线看进去的节点阻抗矩阵z的第i行、i列，复数形式；为新能源l注入的电流对节点i电压的影响；为新能源l注入的电流；为节点l与节点i之间的互阻抗，即从新能源i机端母线看进去的节点阻抗矩阵z的第i行、l列；为新能源j注入的电流等效到节点i的电流；为新能源场站l注入的电流等效到节点i的功率；为节点i的电压；为的复数共轭；为的复数共轭；为节点l的电压，为新能源j的视在功率,i和l均为待分析对象的编号，j是复数的序数部分。
[0067]
步骤3中基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压计算新能源场站的机端母线短路容量，具体包括；
[0068]
基于所述各待分析对象在短路时注入电网的电流、电压以及注入的电压和电流的相位差分别计算所述各待分析对象的有功功率和无功功率；
[0069]
基于所述各待分析对象在短路时注入电网的电流、电压计算所述各待分析对象的视在功率；
[0070]
将所述各待分析对象的视在功率作为所述各待分析对象的机端母线短路容量。
[0071]
步骤4中的基于所述电压交互影响系数和所述机端目标短路容量结合新能源多场站短路比计算式计算新能源多场站短路比，具体包括：
[0072]
环节3：定义新能源多场站短路比计算方法：
[0073][0074]
式中，为节点i的视在功率，其中pi为节点i的有功功率，qi为节点i的无功功率，为节点l的视在功率，其中p
l
为节点l的有功功率，q
l
为节点l的无功功率，为节点l和节点i之间的电压交互影响系数，根据式(5)得到：
[0075][0076]
式中，为节点i的自阻抗，为节点l与节点i之间的互阻抗。
[0077]
环节4：新能源多场站短路比计算流程：
[0078]
在步骤1之前还包括：
[0079]
1)潮流计算；
[0080]
基于电网方式数据，开展潮流计算，获得包含新能源场站有功功率、无功功率、节点电压等基本潮流结果。
[0081]
2)确定计算范围：同步电网；
[0082]
将1)中，通过交流线路连接的电网设定为一个同步电网；通过直流连接的电网设定为异步电网。
[0083]
3)确定计算对象，同步电网内的所有新能源场站；
[0084]
步骤2中的基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压分析各新能源场站之间的电压和功率的影响，得到电压交互影响系数，具体包括：
[0085]
4)电压交互影响系数计算：按照公式(5)计算电压交互影响系数。
[0086]
步骤3中的基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压计算各新能源场站的机端母线短路容量，具体包括：
[0087]
5)短路容量计算：计算3)中每个计算对象(新能源场站)的机端母线短路容量；
[0088]
基于潮流计算，开展短路电流计算，并获取每个计算对象的机端母线短融容量。
[0089]
步骤4中的基于所述电压交互影响系数和所述机端目标短路容量结合新能源多场站短路比计算式计算新能源多场站短路比，具体包括：
[0090]
6)计算新能源多场站短路比：按照公式(4)计算新能源多场站短路比。
[0091]
本发明考虑到了新能源场站之间的电压交互影响系数，相比于现有技术中仅针对单一设备进行短路比计算得到的结果更贴近与实际，更精准。
[0092]
实施例2：
[0093]
一种新能源集群多场站短路比计算方法，包括：
[0094]
(1)定义新能源多场站短路比计算方法：
[0095]
定义新能源多场站短路比计算方法，包括：
[0096]
环节1-1：新能源多场站短路比计算方法：
[0097][0098]
式中，pi jqi为新能源场站i的视在功率，p
l
jq
l
为新能源场站l的视在功率；
[0099]
环节1-2：定义为节点l和节点i之间的电压交互影响系数：
[0100][0101]
式中，为节点i的自阻抗，为节点l与节点i之间的互阻抗。
[0102]
(2)设定新能源多场站短路比计算流程，包括：
[0103]
环节2-1：潮流计算；
[0104]
环节2-2：确定计算范围；
[0105]
环节2-3：确定计算对象，计算范围内的所有新能源场站；
[0106]
环节2-4：短路容量计算；
[0107]
环节2-5：计算电压交互影响系数；
[0108]
环节2-6：计算新能源多场站短路比。
[0109]
实施例3：
[0110]
基于同一发明构思的本发明还提供了一种新能源集群多场站短路比计算系统，包括：
[0111]
获取模块，用于获取各新能源场站注入电网的电流和电压；
[0112]
系数计算模块，用于基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压分析各新能源场站之间的电压影响，得到电压交互影响系数；
[0113]
容量计算模块，用于基于所述各新能源场站注入电网的电流和电压计算所述各新能源场站的机端母线短路容量；
[0114]
短路比计算模块，用于基于所述电压交互影响系数和所述机端母线短路容量结合新能源多场站短路比计算式计算新能源多场站短路比。
[0115]
系数计算模块，包括：
[0116]
影响电流计算子模块，用于基于新能源注场站注入电网的电流和电压计算得到功率；
[0117]
比值计算子模块，用于计算所述两新能源场站的电压比值，并由所述两新能源场站之间的互阻抗、所述两新能源场站的自阻抗与所述功率的关系得到两新能源场站之间的互阻抗与所述两新能源场站的自阻抗的比值；
[0118]
影响系数计算子模块，用于由所述两新能源场站之间的互阻抗与所述两新能源场站的自阻抗的比值和所述电压比值计算电压交互影响系数。
[0119]
影响系数计算子模块通过下式计算电压交互影响系数：
[0120][0121]
式中，为新能源场站l和新能源场站i之间的电压交互影响系数，为新能源场
站i的自阻抗，为新能源场站l与新能源场站i之间的互阻抗，为新能源场站i的电压，为新能源场站l的电压。
[0122]
容量计算模块，包括：
[0123]
视在功率计算子模块，用于基于所述各新能源场站在短路时注入电网的电流和电压值计算所述各新能源场站的视在功率；
[0124]
短路容量确定子模块，用于由所述各新能源场站的视在功率作为所述各新能源场站的机端母线短路容量。
[0125]
短路比计算模块通过下式计算新能源多场站短路比：
[0126][0127]
式中，pi jqi为新能源场站i的视在功率，pi为新能源场站i的有功功率，qi为新能源场站i的无功功率，p
l
jq
l
为新能源场站l的视在功率，p
l
为新能源场站l的有功功率，q
l
为新能源场站l的无功功率，为新能源场站l和新能源场站i之间的电压交互影响系数，s
ki
为新能源场站i的机端母线短路容量。
[0128]
为了描述方便，以上装置的各部分以功能分为各模块或单元分别描述。当然，在实施本技术时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
[0129]
基于同一发明构思，本发明再一个实施例中，提供了一种计算设备，该计算设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor、dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于执行一种新能源集群多场站短路比计算方法的步骤。
[0130]
基于同一发明构思，本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种新能源集群多场站短路比计算方法的相应步骤。
[0131]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实
施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0132]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0133]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0134]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0135]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在发明待批的本发明的权利要求范围之内。