(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 202211250651.7 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 东南大学溧阳研究院 地址 213300 江苏省常州市溧阳市昆仑街 道泓口路218号A幢428室 （江苏中关村 科技产业园内） 申请人 南京东博智慧能源研究院有限公司 (72)发明人 周吉　茆超　张冲标　毕江林　 陈金威　钱俊良　翟相秋　 (74)专利代理 机构 南京众联专利代理有限公司 32206 专利代理师 薛雨妍 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/48(2006.01)H02J 3/24(2006.01) (54)发明名称 一种考虑光伏调频的新型电力系统频率态 势预测方法 (57)摘要 本发明属于电力系统领域， 公开了一种考虑 光伏调频的新型电力系统频率态势预测方法， 所 述方法包含以下步骤： 步骤1、 建立传统电力系统 频率响应模 型及光伏单元频率响应模 型， 综合各 调频单元的控制方式建立考虑光伏参与调频的 电力系统频率响应模型； 步骤2、 利用模 型分析法 对多资源参与调频下的电力系统频率特征进行 定量分析， 计算系统频率特性传递函数、 初始频 率变化率及稳态频率误差； 步骤3、 通过MATLAB/ Simulink仿真平台对光伏参与电力系 统频率特 性分析进行验证。 本发明在机组控制参数确定 时， 通过提升负荷阻尼系数， 可减小电力系统初 始频率变化量绝对值， 同时可提升电网稳态频 率， 增加电网的频率稳定性。 权利要求书3页 说明书12页 附图3页 CN 115483707 A 2022.12.16 CN 115483707 A 1.一种考虑光伏调频的新型电力系统频率态 势预测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1、 建立传统电力系统频率响应模型及光伏单元频率响应模型， 综合各调频单元的 控制方式建立 考虑光伏参与调频的电力系统频率响应模型； 步骤2、 利用模型分析法对多资源参与调频下的电力系统频率特征进行定量分析， 计算 系统频率特性传递 函数、 初始频率变化 率及稳态频率 误差； 步骤3、 通过MATLAB/Simul ink仿真平台对光伏参与电力系统频率特性分析进行验证。 2.根据权利要求1所述的一种考虑光伏调频的新型电力系统频率态势预测方法， 其特 征在于， 步骤1中， 根据传统电力系统频率响应模型可计 算从负荷扰动ΔPL到频率扰动Δωg 的传递函数： 式中， ωn为无阻尼自然频率， ξ为阻尼比， G0为比例系数， z0为原动机再热时间常数的倒 数； H为系统等 效惯性时间常数； D为阻尼常数， R为一次调频下垂系数， FH为原动机高压缸做 功系数， TR为再热时间常数， s为拉氏算子 。 3.根据权利要求1所述的一种考虑光伏调频的新型电力系统频率态势预测方法， 其特 征在于， 步骤1中， 若电力系统出现负荷有功阶跃扰动， 则电网频率s域表达式为： 式中， ωd为阻尼自然频率， fpu为电网频率的参考值(标幺值)， fref_pu＝1/s， G(s)/s为频 率扰动值(标幺值)， ξ为阻尼比， ωn为无阻尼自然频率， z0为原动机再热时间常数的倒数， s 为拉氏算子； 对公式进行拉普拉斯逆变换， 得到电网频率的时域下的频率表达式为： 式中， A为幅值， β 为相位， G0为比例系数， z0为原动机再热时间常数的倒数， ωd为阻尼自 然频率， ωn为无阻尼自然频率， t为时间， 且 4.根据权利要求1所述的一种考虑光伏调频的新型电力系统频率态势预测方法， 其特 征在于， 步骤1中， 光伏的常规惯量控制策略通过锁相环动态特性实现， 锁相环控制下 的频权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115483707 A 2率表达式为： 式中， Utq为逆变器端电压的q轴分量， kp、 ki为锁相环控制参数。 5.根据权利要求1所述的一种考虑光伏调频的新型电力系统频率态势预测方法， 其特 征在于， 步骤1中， 若光伏只采用常规虚拟惯量控制方式时， 其频率模型传递 函数为 式中， ΔPPV1仅标注作用， 表示只采用常规虚拟惯量控制方式时的有功功率增量， Δf为 电力系统频率变化频域， HPV为光伏， s为拉式算子 。 6.根据权利要求1所述的一种考虑光伏调频的新型电力系统频率态势预测方法， 其特 征在于， 步骤1中， 若光伏采用考虑P ‑U外特性的调频 策略时， 其频率响应模型传递 函数为 式中， ΔPPV1仅标注作用， 表示只采用常规虚拟惯量控制方式时的有功功率增量， Δf为 电力系统频率变化频域， a、 k均为拟合系数。 7.根据权利要求1所述的一种考虑光伏调频的新型电力系统频率态势预测方法， 其特 征在于， 步骤1中， 综合虚拟惯量控制及P ‑U外特性的光伏调频频率响应模型， 得到光伏发电 单元频率响应模型传递 函数为 式中， ΔPPV为光伏变化量， Δf为电力系统频率变化频域， kpv为光伏单元时间常数， s为 拉式算子， Cb为高压直 流电容， Udczero为高压直 流电压初始值， Hpv为光伏虚拟惯量时间常数。 8.根据权利要求1所述的一种考虑光伏调频的新型电力系统频率态势预测方法， 其特 征在于， 步骤2中， 利用模 型分析法， 基于经典的低阶电力系统频率相应模型， 考虑传统同步 发电机、 光伏参与调频， 建立新能源参与调频下的电力系统频率响应模型， 其频率特性传递 函数为 式中， Δf为电力系统频率变化频域， ΔPL为功率扰动， Gpv(s)为光伏 发电单元频率响应 模型传递函数， GR(s)为传统火电频率响应传递函数， H为系统等效惯性时间常数， s为拉氏 算子， D为阻尼常数； kpv为光伏控制系数， Cb为高压直流电容， Udczero为高压直流电压初始值，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115483707 A 3