山東大學(xué)：能量視角下新型電力系統(tǒng)慣量研究初探

能量視角下新型電力系統(tǒng)慣量研究初探丁磊2023年05月近五年我國新能源發(fā)展情況：864新能源成為裝機(jī)主體*新能源成為裝機(jī)主體*同步機(jī)為主體金新能源成為電量主體*新能源占比提升是新型電力系統(tǒng)的主要特征電網(wǎng)頻率事故頻發(fā)南澳928大停電·英國大停電電網(wǎng)頻率事故頻發(fā)南澳928大停電·英國大停電不預(yù)留備用同步機(jī)調(diào)速器控制框圖虛擬慣量控制+下垂控制1.2研究現(xiàn)狀-動(dòng)態(tài)分析模型),將新能源的影響等效映射為同步機(jī)參數(shù)，以分析有功擾動(dòng)后系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)。SFR模型當(dāng)前研究1.2研究現(xiàn)狀-并網(wǎng)需求世界各國仿照同步機(jī)并網(wǎng)特性，出臺新能源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t，提出了等效慣量和等效有功調(diào)頻系數(shù)的具體要求，并建立在線慣量監(jiān)測平臺。置為8~12s;為10~50;SCADA系統(tǒng)的慣量可視化平臺SCADA系統(tǒng)顯示的慣量值及趨勢需熱不足風(fēng)機(jī)同步機(jī)需熱不足風(fēng)機(jī)同步機(jī)燃料不足燃料不足率頻率受能量來源不同、測量控制延時(shí)、蓄熱蓄熱機(jī)釋放轉(zhuǎn)子動(dòng)能擇放鍋爐整樹機(jī)1.2研究現(xiàn)狀-存在問題傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，有功控制聚焦于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(頻率)動(dòng)態(tài)，旋轉(zhuǎn)慣量起主導(dǎo)作用；1.3關(guān)鍵問題總結(jié)慣量的本質(zhì)是物體阻礙自身狀態(tài)變化的能力推廣推廣推廣推廣2.2系統(tǒng)慣量口同一(類)狀態(tài)量對應(yīng)的慣量可聚合旋轉(zhuǎn)慣量廣義化電容電感轉(zhuǎn)子鍋爐慣量CLM電力系統(tǒng)是一個(gè)包含不同能量環(huán)節(jié)的多狀態(tài)量系統(tǒng)13□慣量尺度：根據(jù)各能量環(huán)節(jié)能量量級的大小，標(biāo)幺化后劃分為毫秒級、秒級、分鐘級；口慣量角色：根據(jù)各能量環(huán)節(jié)狀態(tài)量的性質(zhì)不同，可分為存儲慣量和通道慣量。C鍋爐C鍋爐M電磁尺度機(jī)電尺度機(jī)爐尺度電磁尺度機(jī)電尺度機(jī)爐尺度口同一尺度上的存儲單元和能量通道連接，共同承載能量流；□有功擾動(dòng)后的能量抽取-補(bǔ)充過程中，通道慣量延緩能量補(bǔ)充，存儲慣量提供補(bǔ)充到位前的緩沖作用；口存儲慣量和通道慣量組成的“慣量對”主導(dǎo)能量抽取-補(bǔ)充動(dòng)態(tài)?！皯T量對”“慣量對”輸入輸入[Cb,T]2.4慣量的作用-多尺度□各“慣量對”由小到大通過物理連接或控制作用實(shí)現(xiàn)串行連接，形成多尺度能量供應(yīng)鏈；“慣量對”[C,L]、[M,T]、[C,T]分別主導(dǎo)了電磁、機(jī)電、機(jī)爐尺度上的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)(解耦)。柳熵服度總結(jié)d時(shí)間/秒傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的主要矛盾集中體現(xiàn)機(jī)電尺度，旋轉(zhuǎn)慣量代指系統(tǒng)慣量同步機(jī)磨煤機(jī)煤倉同步機(jī)[風(fēng)機(jī)新能源同步機(jī)新型電力系統(tǒng)有功控制的主要矛盾演化為多尺度的能量抽取與補(bǔ)充功率3.3慣量需求再認(rèn)知功率□在各尺度上，有功擾動(dòng)大小和通道慣量決定了緩沖能量需求；□在一定的緩沖能量需求下，狀態(tài)量安全范圍決定了對存儲慣量的需求。緩沖能量需求慣量需求本質(zhì)上反映了應(yīng)對補(bǔ)充延時(shí)的緩沖能量需求3.3慣量需求再認(rèn)知同步機(jī)出力新能源出力3.4控制方法再認(rèn)知同步機(jī)出力新能源出力時(shí)間時(shí)間響應(yīng)方式設(shè)計(jì)退出機(jī)制設(shè)計(jì)頻率支撐階段響應(yīng)退出階段時(shí)間總結(jié)機(jī)理認(rèn)知研究思想4總結(jié)機(jī)理認(rèn)知研究思想能量傳輸依靠多尺度能量供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)、各尺度存在能量抽取與補(bǔ)充過程□有功控制的“變