本发明涉及电力系统稳定评估与控制，尤其涉及一种基于构网型储能的新型电力系统频率稳定裕度评估方法及系统。
背景技术：
1、含高比例新能源的新型电力系统的频率稳定正面临严峻挑战。一方面，风光可再生能源发电存在随机性、波动性、间歇性强等特点，使得系统的有功功率平衡难度越来越大，另一方面，含高比例新能源的电力系统惯量水平低、调频能力差、抗扰性弱，导致该特性的主要原因包括：风光可再生能源等电力电子设备常采用跟网型控制方式，运行于最大功率跟踪(maximum power point tracking，mppt)状态，不参与电网的频率耦合过程，对电网几乎不体现惯量响应，也无一次调频能力；电力电子设备的不当运行控制策略可能恶化系统的频率振荡模式，降低系统自身的致稳性，且电力电子设备的耐受能力(过压、过流、频率穿越)较差，频率扰动易导致其脱网，进而对系统的频率稳定性造成不利影响。近年来，频率稳定事故时有发生，其内在原因主要与惯量水平低、调频备用不足等因素有关。
2、随着“双碳”目标推进，新型电力系统加速建设，新能源和电力电子器件在电力系统中占比不断增加，在此发展过程中也面临诸如系统强度削减、稳定性降低等问题。而构网控制技术的出现能够极大程度避免此类情况的发生，其在“双高”新型电力系统中，具有主动惯量支撑和可参与一、二次调频的控制特性，进而维持电力系统频率稳定性。构网型储能在具备构网型特性的同时，具备双向功率深度调节能力，可以为系统提供稳定的频率支撑，同时可以在孤岛模式和并网模式下运行并提供黑启动，且能实现100％新能源接入，在新型电力系统领域发挥着越来越大的作用，具有非常广阔的应用前景。
技术实现思路
1、为解决现有系统频率稳定评估方法中未考虑构网型设备所存在的不足，本发明提供一种计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法及系统，针对新型电力系统新能源占比高、惯量水平下降、调频容量不足的问题，考虑构网型储能设备对电网频率稳定的支撑作用，从系统惯量稳定裕度和一次调频功率稳定裕度两个维度评估新型电力系统的频率稳定运行水平，提升新型电力系统的频率稳定运行态势感知能力，对保障新型电力系统安全稳定运行具有重要意义。
2、本发明采用如下的技术方案。
3、本发明提出了一种计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，电力系统的发电资源包括常规机组、构网型储能电站和新能源场站，包括：
4、获取发电资源的稳定约束参数以及系统故障数据，基于n-1原则，计算系统的n-1惯量扰动功率、n-1上调频扰动功率和系统上调频功率需求最小值、n-1下调频扰动功率和系统下调频功率需求最小值；
5、以不同类型发电资源总惯量之和作为系统发电资源侧的总惯量，从而确定系统惯性时间常数；利用n-1惯量扰动功率和系统频率变化率确定系统最小惯性时间需求；利用系统惯性时间常数以及系统最小惯性时间需求，确定系统惯性时间的稳定裕度；
6、利用系统发电资源侧的总上调频功率和系统上调频功率需求最小值，确定系统增负荷方向的调频功率稳定裕度；利用系统发电资源侧的总下调频功率和系统下调频功率需求最小值，确定系统减负荷方向的调频功率稳定裕度；
7、利用系统惯性时间的稳定裕度、系统增负荷方向的调频功率稳定裕度和系统减负荷方向的调频功率稳定裕度，对电力系统频率稳定裕度进行评估。
8、优选地，获取系统故障数据，基于n-1原则，计算系统的惯量扰动功率、上调频扰动功率和下调频扰动功率，包括：
9、获取系统对外直流联络线路发生单双极闭锁的功率损失量和功率盈余量系统内大规模新能源基地连锁故障脱网的功率损失量系统内大型机组跳闸的功率损失量大型负荷脱网的功率盈余量
10、基于n-1原则，计算系统实时的惯量扰动功率、上调频扰动功率和下调频扰动功率，如下：
11、以和中的最大值作为n-1上调频扰动功率
12、以和中的最大值作为n-1下调频扰动功率
13、以和中的最大值作为n-1惯量扰动功率δph。
14、优选地，根据发电资源的稳定约束参数、系统实时的n-1惯量扰动功率、n-1上调频扰动功率和n-1下调频扰动功率，基于系统暂态功频响应模型，仿真故障后的系统频率响应动态过程，以求解系统故障时的频率差最大值和系统允许的频率变化率最大值和系统允许的频率变化率最大值。
15、优选地，在系统频率偏移约束条件下，根据频率差最大值以如下关系式确定系统电源侧调频特性系数最小值：
16、
17、式中，m1为比例系数；α1为时间的可调指数；tm1、tob分别为频率最大值时刻和基准频率时刻；ω1为角频率；为相位角；δpl为系统实时的n-1最大有功扰动或者n-2最大有功扰动，包括最大上调频扰动和最大下调频扰动覆盖直流闭锁、新能源基地脱网等大扰动故障场景；kg为系统电源侧调频特性系数；kl为系统有功频率特性系数；
18、其中，系统频率偏移约束条件包括低频减载门槛值、高频切机门槛值；系统电源侧调频特性系数最小值包括：对应系统低频减载门槛值的系统电源侧上调频特性系数最小值对应系统高频切机门槛值的系统电源侧下调频特性系数最小值
19、优选地，利用系统电源侧调频特性系数最小值，以如下关系式计算系统调频功率需求最小值：
20、
21、式中，为系统上调频功率需求最小值；为系统下调频功率需求最小值。
22、优选地，以不同类型发电资源总惯量之和作为系统发电资源侧的总惯量，从而确定系统惯性时间常数；利用n-1惯量扰动功率和系统频率变化率确定系统最小惯性时间需求；利用系统惯性时间常数以及系统最小惯性时间需求，确定系统惯性时间的稳定裕度，包括：
23、分别计算常规机组、构网型储能电站和新能源场站的总惯量；
24、以不同类型发电资源总惯量之和作为系统发电资源侧的总惯量，以如下关系式计算系统惯性时间常数：
25、hsys＝(egσ+ewσ+esσ)/plsys
26、式中，plsys为系统总负荷；
27、利用n-1惯量扰动功率δph和系统频率变化率，以如下关系式计算系统最小惯性时间需求hmin：
28、hmin＝δph/(df/dt)max
29、式中，(df/dt)max为系统允许的频率变化率最大值；
30、以如下关系式计算系统惯性时间的稳定裕度：
31、
32、式中，hmarg为系统惯性时间的稳定裕度。
33、优选地，以如下关系式计算常规机组的总惯量：
34、
35、式中，egσ为常规机组的总惯量；ζgi为常规机组i的运行状态，常规机组并网运行时ζgi取1，反之ζgi取0；hgi为常规机组i的惯性时间常数；sni为常规机组i的额定容量；ng为常规机组的数量；
36、以如下关系式计算构网型储能电站的总惯量：
37、
38、式中，esσ为构网型储能电站的总惯量；ζsj为储能电站j是否运行在构网模式的标志位，储能电站j运行在构网模式时ζsj取1，反之ζsj取0；hsj为构网型储能电站j设定的虚拟惯性时间常数；hsj为构网型储能电站j的惯性时间常数；ssj为构网型储能电站j的额定容量；ns为构网型储能电站的数量；
39、以如下关系式计算新能源场站的总惯量：
40、
41、式中，ewσ为新能源场站的总惯量；ζwj为新能源场站j是否具备虚拟惯量响应能力的标志位，新能源场站j具备虚拟惯量响应能力时ζwj取1，反之ζwj取0；hwj为新能源场站j的虚拟惯性时间常数；pwj为新能源场站j的有功功率；nw为新能源场站的数量；
42、对于同一个储能电站j引入如下约束条件：
43、ζsj+ζwj＝1
44、储能电站j运行在构网模式时ζsj取1、ζwj取0；反之，储能电站j运行在非构网模式时ζsj取0、ζwj取1。
45、优选地，利用系统发电资源侧的总上调频功率和系统上调频功率需求最小值，确定系统增负荷方向的调频功率稳定裕度；利用系统发电资源侧的总下调频功率和系统下调频功率需求最小值，确定系统减负荷方向的调频功率稳定裕度，包括：
46、分别计算常规机组、新能源场站和储能电站的上调频功率和下调频功率；
47、以不同类型发电资源的上调频功率之和作为系统发电资源侧的总上调频功率δp+；以不同类型发电资源的下调频功率之和作为系统发电资源侧的总下调频功率δp-；
48、以如下关系式计算系统调频功率稳定裕度：
49、
50、式中，为系统增负荷方向的调频功率稳定裕度，为系统减负荷方向的调频功率稳定裕度；分别为系统上调频功率需求最小值和下调频功率需求最小值。
51、优选地，以如下关系式计算火电机组和核电机组的上调频功率和下调频功率
52、
53、
54、式中，ζj为火电机组或核电机组j的运行状态，机组并网运行时ζj取1，反之ζj取0；χj为gb/t40595-2021《并网电源一次调频技术规定及试验导则》中对不同装机容量火电、核电机组最小调频功率的要求值；pnj为机组j的额定有功功率；pmin为火电机组或核电机组的允许最小技术出力；
55、以如下关系式计算水电机组的上调频功率和下调频功率
56、
57、式中，ζh为水电机组h的运行状态，机组并网运行时ζh取1，反之ζh取0；χh为gb/t40595-2021《并网电源一次调频技术规定及试验导则》中对不同出力水电机组最小调频功率的要求值；pnh为水电机组的额定功率，ph为机组的实际有功出力；若水电机组h运行点增负荷方向存在机组振动运行区，则poh取机组振动运行区下门槛功率值，若水电机组h运行点增负荷方向不存在机组振动运行区，则poh取(1+χh)pnh；若水电机组h运行点减负荷方向存在机组振动运行区，则pqh取机组振动运行区上门槛功率值，若水电机组h运行点减负荷方向不存在机组振动运行区，则pqh取0；
58、以如下关系式计算新能源场站的上调频功率和下调频功率
59、
60、
61、式中，χg为新能源场站g是否配置一次调频功能的标志位，配置一次调频功能时χg取1，反之χg取0；pg为新能源场站g的有功功率，pg_pred为新能源场站g的超短期预测功率；
62、以如下关系式计算储能电站的上调频功率和下调频功率
63、式中，χm为储能电站m是否配置一次调频功能的标志位，配置一次调频功能时χm取1，反之χm取0；pm为实时采集的电站有功功率，为储能电站m增负荷方向的最大允许调节功率；为储能电站m减负荷方向的最大允许调节功率。
64、优选地，以如下关系式计算系统发电资源侧的总上调频功率δp+：
65、
66、以如下关系式计算系统发电资源侧的总下调频功率δp-：
67、
68、优选地，利用系统惯性时间的稳定裕度、系统增负荷方向的调频功率稳定裕度和系统减负荷方向的调频功率稳定裕度，对电力系统频率稳定裕度进行评估，包括：
69、以如下关系式计算系统实时频率稳定裕度fmarg：
70、
71、式中，hmarg为系统惯性时间的稳定裕度；为系统增负荷方向的调频功率稳定裕度，为系统减负荷方向的调频功率稳定裕度；λ1、λ2、λ3均为评估因子，且满足λ1+λ2+λ3＝1。
72、优选地，建立评估因子优化的目标函数minf，满足如下关系式：
73、
74、式中，c(hmarg≤1)为hmarg小于等于100％的次数，为小于等于100％的次数，为小于等于100％的次数。
75、以目标函数minf取值最小时对应的评估因子作为最优值，基于最优值计算系统实时频率稳定裕度。
76、本发明还提出了一种计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估系统，包括：
77、参数计算模块，惯性裕度计算模块，调频功率裕度计算模块，频率稳定裕度评估模块；
78、参数计算模块，用于获取发电资源的稳定约束参数以及系统故障数据，基于n-1原则，计算系统的n-1惯量扰动功率、n-1上调频扰动功率和系统上调频功率需求最小值、n-1下调频扰动功率和系统下调频功率需求最小值；
79、惯性裕度计算模块，用于以不同类型发电资源总惯量之和作为系统发电资源侧的总惯量，从而确定系统惯性时间常数；利用n-1惯量扰动功率和系统频率变化率确定系统最小惯性时间需求；利用系统惯性时间常数以及系统最小惯性时间需求，确定系统惯性时间的稳定裕度；
80、调频功率裕度计算模块，用于利用系统发电资源侧的总上调频功率和系统上调频功率需求最小值，确定系统增负荷方向的调频功率稳定裕度；利用系统发电资源侧的总下调频功率和系统下调频功率需求最小值，确定系统减负荷方向的调频功率稳定裕度；
81、频率稳定裕度评估模块，用于利用系统惯性时间的稳定裕度、系统增负荷方向的调频功率稳定裕度和系统减负荷方向的调频功率稳定裕度，对电力系统频率稳定裕度进行评估。
82、一种终端，包括处理器及存储介质；存储介质用于存储指令；处理器用于根据所述指令进行操作以执行方法的步骤。
83、计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现方法的步骤。
84、本发明的有益效果在于，与现有技术相比至少包括：
85、1)、考虑了构网型储能设备，将网内发电资源主体分区分类，根据各类资源的特性进行惯量水平和调频功率的分组评估，按调度机构进行频率稳定支撑能力的分区统计与展示，在系统调频能力不足时可以根据各区域调频能力评估结果，针对性灵活调整调频资源；
86、2)、实时进行系统预想扰动形式分析，针对系统预想扰动后的暂态功频响应过程，考虑系统频率变化率约束、高低频运行稳定约束边界条件，进行系统频率运行特性模拟，得到系统惯量稳定裕度和调频功率稳定裕度评估结果；
87、3)、综合考虑系统惯量稳定水平和调频功率水平两个决定系统频率稳定的影响因素，引入加权评估因子，进行系统频率稳定裕度评估，评估方案较单一的惯量评估更加全面，评估结果更加能反映真实系统的频率稳定边界情况。
1.一种计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，电力系统的发电资源包括常规机组、构网型储能电站和新能源场站，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
8.根据权利要求3所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
10.根据权利要求1所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
11.根据权利要求10所述的计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估方法，其特征在于，
12.一种计及构网型储能的电力系统频率稳定裕度评估评估系统，其特征在于，包括：
13.一种终端，包括处理器及存储介质；其特征在于：
14.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-11任一项所述方法的步骤。
