區域負荷慣性時間常數分析及辨識

李強, 王佳鈺, 汪惟源,汪成根,郝思鵬

(1.國網江蘇省電力公司電力科學研究院,南京 江蘇 211103;2. 南京工程學院,南京 江蘇 211167)

0 引 言

“雙碳”目標推動可再生清潔能源快速發展,2020年我國風光發電占比已達11.4%,預計到2050年將超過50%。大規模新能源接入電網,傳統異步電機為主的負荷通過電力電子變流器并網比例也日益增長。新能源接入電網,“雙高”系統慣量不足,影響電力系統頻率穩定[1]。英國“8.9”、澳大利亞“9.28”大停電原因都與慣量不足有關[2-3]。

傳統慣量主要關注同步發電機,采用同步轉速動能和發電機額定容量比值-慣性時間常數表示。多機系統發電機慣性時間常數通常采用加權折算表示。負荷分布較為分散,其綜合慣量效應缺乏研究,一般采用經驗取值。隨著電力系統慣量日益惡化,準確的負荷慣量評估是電力系統頻率安全的基礎[4-9]。

本文提出負荷的慣性時間常數量表達方程,基于受擾系統負荷并網點的功率和頻率曲線辨識單個負荷點慣性時間常數,推廣應用于負荷多點接入系統,計算出區域負荷綜合慣性時間常數,為電力系統綜合慣量評估提供技術支撐。

1 慣量、廣義慣量與慣性時間常數

電力系統慣量表現為對頻率波動的抵抗[10],響應頻率變化,對系統頻率穩定具有重要意義。

1.1 同步發電機慣量表示

慣量是描述物體慣性大小的量值[11]。同步發電機慣量表現為同步機轉子對轉速變化的抵抗力,發電機慣量為轉動慣量,表達式為:

(1)

式中:r為轉動半徑;m為轉子質量;J為轉子轉動慣量?！?br>