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申请/专利权人：国家电网公司华中分部;清华四川能源互联网研究院

摘要：本发明涉及最低转动惯量约束下电网新能源极限接入规模仿真方法，属于新能源高渗透型电网技术领域，现有技术通过分析惯量的定义和特性，对电力系统惯量的传统评估方法进行改进，提高了惯量评估的精度，但没有详细分析在不影响系统频率稳定情况下的新能源极限接入比例，对实际新能源接入电网过程中保证系统安全稳定运行的参考意义不大。鉴于此，本发明基于CloudPSS软件对IEEE39节点新英格兰系统进行相应改进，使用无惯量光伏机组逐步按比例替换有惯量的同步发电机组，以系统惯量能够维持频率稳定为必要条件，最终确定电力系统无惯量新能源的最大渗透规模，为后续实际电力系统中最低转动惯量约束下电网新能源极限渗透比例的测算提供实际支撑仿真计算方法。

主权项：1.最低转动惯量约束下电网新能源极限接入规模仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于CloudPSS软件对IEEE39节点新英格兰系统进行相应改进，使用无惯量光伏机组逐步按比例替换有惯量的同步发电机组，以系统惯量能够维持频率稳定为必要条件，最终确定电力系统无惯量新能源的最大渗透规模，为后续实际电力系统中最低转动惯量约束下电网新能源极限渗透比例的测算提供实际支撑仿真计算方法；S2、对实际支撑仿真计算方法进行验证；步骤S1具体如下：S101、系统出现功率缺额时，惯量的变化可以由频率变化率表示，因此通过观察系统频率的稳定状态判断系统惯量的变化，系统频率处于临界稳定时，系统的惯量值即为最低惯量需求值； 式中，ΔPH为系统有功功率缺额；H为系统惯性常数；为系统频率变化率；SB为系统总装机容量；fn为系统额定频率；在CloudPSS软件中建立IEEE39节点新英格兰系统，在此基础上，首先将母线Bus30、Bus31、Bus32、Bus36、Bus37上的G10、G02、G03、G07、G08同步发电机用同容量光伏机组替代；光伏机组替代同步发电机输出有功功率占比如下： 式中，λ为光伏机组替代同步发电机输出有功功率占比；n为光伏机组替代同步发电机组总数；Pi为第i台光伏机组替代同步发电机有功功率值；Ptotal为系统中总输出有功功率；S102、将母线Bus35上G06发电机组设置在，某时间点处进行切机动作，总仿真时长为T，观察系统剩余传统同步发电机组频率变化情况；S103、若在上述步骤S102发生切机事故产生有功功率缺额的扰动情况下未出现频率失稳现象，继续增加光伏机组替换同步发电机组的比例；S104、步骤S101基础上继续使用无惯量光伏机组替换传统发电机组；使用光伏机组替换母线Bus38上G09发电机；同样，在某时间点处切去G06发电机组，观察剩余同步发电机G04、G05、G01的角频率变化是否有失稳情况；如若系统未失稳，继续按照上述步骤替换同步发电机；S105、继续使用无惯量光伏机组替换剩余传统同步发电机组；将母线Bus33上G04同步发电机替换成相同有功出力的光伏机组，在G06发电机发生切机扰动后，G05、G01传统发电机组角频率已经失稳；S106、根据空间上目标系统惯量值的区域进行光伏机组替换传统同步发电机相应容量；进行不断试验，获得最终最低转动惯量约束下电网新能源极限接入规模；S107、更换不同区域更大容量发电机组发生切机事故进行对比研究；在步骤S101机组替代的基础上，增加将Bus35上的G06同步发电机替换成光伏机组，并选择发电机G09做切机故障模拟，分析在该故障情况下系统最低惯性常数需求；S108、首先将步骤S105中G06切机事故改为有功出力较小的G04发生切机扰动，然后在Bus31处增加光伏机组容量，减少相应传统机组容量，观察其剩余同步发电机频率变化情况；S109、根据上述步骤对比不同情况下系统最低惯量约束下新能源极限接入规模，可得保证系统频率稳定性的光伏极限计入比例；验证实际支撑仿真计算方法计算最低转动惯量约束下新能源并入电网的极限规模的准确性，用下式惯性常数演化估算公式进行理论与实际验证： 根据式3计算出该系统初始惯性常数Hsys0；根据系统惯性常数在低于一时间点不足的定义，使用式4计算出新能源渗透率k。

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