构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法及系统与流程
本公开涉及构网型储能电力系统安全分析，具体涉及构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法及系统。
背景技术：
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
2、对于传统以同步发电机为主导的电力系统，同步发电机能够自主建立电压，并且为电力系统提供电压和频率的调节与支撑能力，支撑系统的安全稳定运行。随着新能源发电的快速发展与大规模接入，大量同步发电机被新能源发电所替代。新能源发电通过电力电子变流器接入电力系统，其缺少同步发电机所具备的电压和频率支撑能力。为了保证高比例新能源发电系统的安全稳定运行，构网型储能得到了愈加关注，其具有能量储备和功率快速响应的优势，能够通过虚拟同步发电机等构网型控制技术为电网提供电压和频率支撑能力，支撑新能源发电功率通过关键输电断面进行有效送出。
3、构网型储能接入电力系统后，其能够为系统提供电压和频率支撑能力，提高电网的安全运行水平，进而提升新能源发电功率送出断面等关键断面的最大输电能力。在构网型储能的支撑能力分析方面，有方法利用短路比指标度量构网型储能接入后电力系统在某一节点处的电压支撑强度，利用等效惯量提升因子和稳态频率偏差下降因子度量构网型储能接入后电网的频率支撑强度，但是等效惯量提升因子和稳态频率偏差下降因子在计算时需要进行时域仿真。也有方法利用虚拟惯量系数和一次调频系数来度量构网型储能接入后电网的频率支撑强度。在电网关键断面的输电能力计算方面，有方法基于潮流计算和时域仿真计算关键断面的输电能力，但是计算耗时较长。为了提高输电能力计算速度，有方法利用神经网络等机器学习技术构建最大输电能力的快速评估模型。
4、但是针对构网型储能提高关键断面输电能力现有的作用评估方法，仍然存在以下不足：
5、（1）现有研究主要从整个系统层面分析构网型储能接入后对电压和频率的支撑作用，针对构网型储能接入后对提高新能源功率送出关键断面输电能力的作用评估方面，尚缺乏深入研究，也没有提出具体的提高作用评价指标。
6、（2）现有基于机器学习的断面输电能力快速评估方法中，在构建输入特征集时主要考虑了电网的运行方式特征，在输电能力评估过程中难以考虑不同的构网型储能接入和配置方案对系统安全运行水平的提升作用。
技术实现思路
1、本公开为了解决上述问题，提出了构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法及系统，构建电网电压支撑强度以及电网频率支撑强度的评价指标，基于评价指标构建能够考虑构网型储能电压和频率支撑作用的关键断面最大输电能力（total transfercapability, ttc）评估模型；针对不同的构网型储能接入和配置方案，计算断面输电能力的变化情况，构建评价指标，评估构网型储能对新能源发电功率送出关键断面输电能力的提高效果。
2、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
3、构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，包括：
4、获取接入构网型储能前的电网对新能源功率送出关键断面的最大输电能力，作为基准参考值；
5、建立新能源功率送出关键断面最大输电能力评估模型；
6、针对新能源场站的典型出力场景集合，获取电网运行特征；
7、改变构网型储能的接入位置和虚拟同步发电机控制的相关参数，分别计算获取不同改变场景下的电网电压支撑强度特征以及电网频率支撑强度特征；
8、将不同改变场景下的电网运行特征、电网电压支撑强度特征和电网频率支撑强度特征输入新能源功率送出关键断面最大输电能力评估模型中，结合基准参考值，获取构网型储能接入前和接入后断面最大输电能力的变化情况，以评估构网型储能对提高新能源功率送出关键断面输电能力的作用效果。
9、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
10、构网型储能提高关键断面输电能力的评估系统，包括：
11、初始化模块，用于获取接入构网型储能前的电网对新能源功率送出关键断面的最大输电能力，作为基准参考值；
12、模型构建模块，用于建立新能源功率送出关键断面最大输电能力评估模型；
13、电压支撑强度评价指标与频率支撑强度评价指标计算模块，用于针对新能源场站的典型出力场景集合，获取电网运行特征；改变构网型储能的接入位置和虚拟同步发电机控制的相关参数，分别计算获取不同改变场景下的电网电压支撑强度特征以及电网频率支撑强度特征；
14、最大输电能力快速评估模块，用于将不同改变场景下的电网运行特征、电网电压支撑强度特征和电网频率支撑强度特征输入新能源功率送出关键断面最大输电能力评估模型中，结合基准参考值，获取构网型储能接入前和接入后断面最大输电能力的变化情况；
15、构网型储能作用评估模块，用于以评估构网型储能对提高新能源功率送出关键断面输电能力的作用效果。
16、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
17、一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法。
18、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
19、一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法。
20、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
21、一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法。
22、与现有技术相比，本公开的有益效果为：
23、本公开的一种构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，考虑构网型储能接入后对系统戴维南等效阻抗的影响，利用短路比作为电网电压支撑强度的评价指标；考虑典型的虚拟同步发电机控制，将虚拟惯量和一次调频系数作为电网频率支撑强度的评价指标；在电压和频率支撑强度评价指标的基础上，构建能够考虑构网型储能电压和频率支撑作用的关键断面最大输电能力（total transfer capability, ttc）评估模型；针对不同的构网型储能接入和配置方案，计算断面输电能力的变化情况，构建评价指标，评估构网型储能对新能源发电功率送出关键断面输电能力的提高效果，建立新能源功率送出关键断面输电能力评估模型，在输入特征集构建时考虑了构网型储能对电压和频率支撑作用的评价指标，能够有效计及构网型储能对系统安全运行水平的提升作用，实现最大输电能力的快速计算。
24、本公开的一种构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，提出的构网型储能提高关键断面输电能力的作用评估方法，能够综合考虑构网型储能提供的电压和频率支撑作用，建立输电能力提高作用的量化评估指标，实现构网型储能对断面输电能力提高作用的准确评估。
技术特征：
1.构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，其特征在于，考虑构网型储能接入后对系统戴维南等效阻抗的影响以及构网型储能采用的虚拟同步发电机控制，改变构网型储能的接入位置和虚拟同步发电机控制的相关参数，分别计算获取不同改变场景下的电网电压支撑强度特征以及电网频率支撑强度特征；
3.如权利要求1所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，其特征在于，将电网频率支撑强度特征作为构网型储能对电网频率支撑强度的评价指标，电网频率支撑强度特征具体为虚拟同步发电机控制中设定的虚拟惯量系数和一次调频系数，并需要对一次调频系数设置的合理性进行校验。
4.如权利要求1所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，其特征在于，所述新能源功率送出关键断面最大输电能力的快速评估模型的输入为电网运行特征、电网电压支撑强度特征和电网频率支撑强度特征，所述电网运行特征为表征电网运行方式的有功和无功特征，转换为高阶特征图，将高阶特征图进行展平，与短路比、虚拟惯量系数和一次调频系数特征进行合并，共同作为前馈神经网络的输入特征，前馈神经网络用于建立这些输入特征和新能源功率送出关键断面最大输电能力之间的非线性映射关系。
5.如权利要求1所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，其特征在于，新能源功率送出关键断面最大输电能力评估模型使用的损失函数为：
6.如权利要求1所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，其特征在于，针对不同的构网型储能接入位置和控制参数的配置方案，计算其对应的关键断面输电能力提高作用评估指标，评估指标的计算公式为：
7.如权利要求1所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，其特征在于，接入构网型储能前的电网对新能源功率送出关键断面的最大输电能力的计算步骤为：
8.如权利要求1所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法，其特征在于，基于深度学习技术建立新能源功率送出关键断面最大输电能力评估模型，新能源功率送出关键断面最大输电能力评估模型评估步骤主要包括输入特征集构建、卷积神经网络特征提取和前馈神经网络回归。
9.构网型储能提高关键断面输电能力的评估系统，其特征在于，包括：
10.如权利要求9所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估系统，其特征在于，将电网电压支撑强度特征作为构网型储能对电网电压支撑强度的评价指标，所述电网电压支撑强度特征具体为新能源发电场站并网点处的短路比，考虑构网型储能接入后对系统戴维南等效阻抗的影响后，短路比的计算步骤为：
11.如权利要求9所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估系统，其特征在于，将电网频率支撑强度特征作为构网型储能对电网频率支撑强度的评价指标，电网频率支撑强度特征具体为虚拟同步发电机控制中设定的虚拟惯量系数和一次调频系数，并需要对一次调频系数设置的合理性进行校验。
12.如权利要求9所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估系统，其特征在于，新能源功率送出关键断面最大输电能力评估模型使用的损失函数为：
13.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法。
14.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一项所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-8任一项所述的构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法。
技术总结
本公开提供了构网型储能提高关键断面输电能力的评估方法及系统，涉及构网型储能电力系统安全分析技术领域，包括：考虑构网型储能接入后对系统戴维南等效阻抗的影响以及构网型储能采用的虚拟同步发电机控制，改变构网型储能的接入位置和虚拟同步发电机控制的相关参数，分别计算获取不同改变场景下的电网电压支撑强度特征以及电网频率支撑强度特征；将不同改变场景下的电网运行特征、电网电压支撑强度特征和电网频率支撑强度特征输入新能源功率送出关键断面最大输电能力的快速评估模型中，获取构网型储能接入前和接入后断面最大输电能力的变化情况，快速评估构网型储能对提高新能源功率送出关键断面输电能力的作用效果。
技术研发人员：文艳,张玉跃,滕静怡,刘晓明,安鹏,赵龙,李沐,陈博,孙东磊,袁振华,张丽娜,孟祥飞,孙毅,刘蕊,王宪,王耀,张惠雯,石冰珂,赵宇彤
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5