(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211273938.1 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 北京四方继保工程 技术有限公司 地址 100085 北京市海淀区上地四街9号 (四方大厦6层) 申请人 北京四方继保自动化股份有限公司 (72)发明人 段刚　南琦琦　韩子娇　苏禹泽　 彭世宽　秦红霞　李劲君　余锐　 柴谦　 (74)专利代理 机构 北京智绘未来专利代理事务 所(普通合伙) 11689 专利代理师 赵卿 (51)Int.Cl. H02J 3/28(2006.01) H02J 3/32(2006.01)H02J 3/38(2006.01) H02J 3/40(2006.01) (54)发明名称 一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模 方法 (57)摘要 一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模 方法， 包括为风机、 光伏、 储能、 或者风储打捆， 光 储打捆发电建立同步发电机模型； 为上述发电机 模型配置调速和励磁控制系统模 型； 将每种类型 的虚拟机， 进一步分成构网型虚拟 机和跟网型虚 拟机， 采用不同的参数搜索范围空间； 根据电网 中暂态录波记录数据设置谐波、 间谐波虚拟电压 源发电机； 根据电动机负荷性质将电动机负荷分 为冲击型和平稳型进行建模， 并结合静态负荷模 型， 构建综合负荷模型。 实现电力系统安全稳定 分析的系统化、 精细化建模， 为电力系统安全稳 定运行分析提供 可靠依据。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115549139 A 2022.12.30 CN 115549139 A 1.一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一， 基于新 能源并网后呈现出的同步发电机特性及电力系统安全稳定分析基于三 相工频的需求， 为风机、 光伏、 储能、 或者风储打捆， 光储打捆发电建立虚拟同步发电机模 型； 步骤二， 为 新能源发电机模型配置调速和励磁控制系统模型； 步骤三， 将步骤一和步骤二中构建的新能源虚拟同步发电机模型进一步分成构网型虚 拟机和跟网型虚拟机， 并采用不同的参数搜索范围空间对构网型风电、 跟网型风电、 构网型 光伏、 跟网型光伏、 构网型储能、 跟网型储能等 不同类型新能源VSG模型差异化建模； 步骤四， 根据电网中暂态录波记录数据中是否有谐波和间谐波量， 设置谐波、 间谐波电 压源型虚拟发电机； 步骤五， 根据电动机负荷性质将电动机负荷分为冲击型和平稳型进行建模， 并结合静 态负荷模型， 构建综合负荷模型。 2.根据权利要求1所述的一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模方法， 其特 征在于： 步骤一中， 新能源虚拟发电机 定子电压方程、 转子电压方程、 运动方程分别为： ud＝xq‑iq‑rid uq＝Eq'‑xd'id‑riq 其中， u为绕组电压； i为绕组电流； r为绕组电阻； xd为发电机d轴同步电抗， 标幺值； xd’ 为发电机d轴暂态电抗， 标幺值； xq为发电机q轴同步电抗， 标幺值； Td0'为发电机转子d轴励 磁绕组定子开路时间常数， 单位秒； TJ为发电机转子惯性时间常数， 单位秒， TJ＝2H； D为发电 机等值阻尼系数， 单位秒； KG饱和系数， a， b为发电机饱和系数； ψd， ψq为定子 绕组磁链； Efd、 PT为励磁绕组和原动机输入； Eq ’为转子q轴暂态电势； 角速度ω的单位是以 额定角速度2 π f0， 单位弧度/秒为基准的标幺值； f0为额定频率5 0Hz。 3.根据权利要求1所述的一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模方法， 其特 征在于： 步骤二中， 基于VSG的新能源调速系 统辨识模型， 主要包括量测环节、 反馈环节以及惯 性环节； 基于VSG的新能源励磁系统辨识模型， 可等值为具有励磁机的它励式励磁调节系 统， 主要包括量测环节、 放大环 节、 励磁机、 反馈环 节。 4.根据权利要求1所述的一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模方法， 其特 征在于： 步骤三中， 待辨识参数， 包含发电机参数， 时间常数和比例系数3个部分。 发电机参数， 涉及虚拟发电机d轴和q轴暂态参数， 同步电抗xd和xq、 暂态电抗xd′和Xq′； 时间常数， 涉及虚 拟发电机暂态开路时间常数Td0′、 发电机转子惯性时间常数TJ， 控制系统测量时延Ts、 通信 时延T0， 励磁系统放大环节Ta、 反馈环节Tf、 励磁机Te； 比例系数， 涉及虚拟同步发电机饱和 系数KG， 控制系统量测环节放大倍数Kδ、 硬负反馈放大倍数Ki， 励磁系统放大环节时间常数权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115549139 A 2Ta、 反馈环节时间常数Tf、 励磁机时间常数Te。 5.根据权利要求1所述的一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模方法， 其特 征在于： 步骤四中， 电压源型虚拟同步发电机辨识参数包括时间常数和放大倍数， 通过K ‑means 聚类算法确定电压源型虚拟同步发电机的辨识参数搜索空间， 进行模型辨识。 6.根据权利要求1所述的一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模方法， 其特 征在于： 步骤五中， 综合负荷模型包 含感应电动机模型和综合静态负荷模型。 7.根据权利要求6所述的一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模方法， 其特 征在于： 所述感应电动机负荷模型为： Tm＝(Aω2+Bω+C)T0 Aω02+Bω0+C＝1 X＝X1+Xm, 其中， Tj为转子惯性时间常数； Tm、 Te分别为机械转矩、 电磁转矩； Em为暂态内电势； Im为 从电网吸收的电流； X ’、 X分别为暂态电抗、 同步电抗； Td0’为定子开路转子回路时间常数； U、 I分别为感性电动机端电压和电流； r1为定子电阻； T0为额定机械转矩； R2为转子电阻； X1为 定子电抗； X2转子电抗； Xm为励磁电抗； A为阻力矩与转速平方相关的比例系数； B为阻力矩与 转速相关的比例系数； C为与转速无关的比例系数； ω为电动机转子转速 。 8.根据权利要求6所述的一种新能源发电和负荷混合模型辨识建模方法， 其特 征在于： 所述静态负荷模型为： 其中， Pz， PI， PP分别为有功功率恒阻抗系数、 恒电流系数和有功功率恒功率系数， 满足Pz +PI+PP＝1； Qz， QI， QP分别为无功功率恒阻抗系数、 恒电流系数和恒功率系数， 满足Qz+QI+QP＝ 1； P0， Q0， U0分别为有功功率、 无功功率和电压初始值， 由负荷界面上恒阻抗比例确定； P， Q， U 分别为负荷有功 功率、 无功 功率和电压， 可由历史样本数据获取。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115549139 A 3