Page 38 - 电力与能源2024年第五期

570 谢 凯：基于 Logistic 回归模型的电力新能源频率响应方法

x n——各类新能源设备的频率响应特征量；y 1，y 2， df
况，通过监测 的大小，可以提高频率响应的准
y n——扰动类型、位置、严重程度等被解释变量； dt
df
w ( s 1 )， w ( s 2 )， w ( s n )——频率强度、量化稳定裕度 确性。当 变化波动较小时， P sys 也相对较小，表
dt
等共模频率响应降阶特征； β 1， β 2， β n——动态频率 df
明新能源频率较为稳定；反之，当 变化波动较
响应的时空分布解释变量。 dt
通过建立 M f，得到了频率响应暂态参数，并 大时， P sys 也相对较大，表明新能源频率存在失稳
能够分析出更加准确的稳态频率及其对应的时间 的风险。此外，K ESS 越大，新能源在单位功率变化
参数。此时，电力新能源频率响应序列作为新能
下的频率变化越小，频率响应的稳定性越高；H sys
源频率响应的关键因素，能够影响频率响应模式， 越大，新能源频率响应的惯性越大，对频率变化的
从而可进一步提高频率响应的有效性。 抵抗能力也越强；P sys 越小，新能源与电力负荷功

1.3 量化电力新能源频率响应限制功率 率波动越小，频率响应的稳定性越高 ［10］ ；同时 K sys
在新能源频率支撑能力的假设条件下，将功
越大，电力系统在单位负荷变化下频率的变化越
率波动后的初始频率变化率与一次调频后的稳态
小，能够更好地适应负荷变化，提升频率响应效
频率偏差作为稳定条件。通过最大不平衡功率， df
果。利用 描述新能源参与电网一次调频的频
［9］
分析 Logistic 回归模型中的频率响应线性联系 。 dt
根据等效惯性常数、负荷变化等指标，确定新能源 率变化，在调频容量充足的条件下， K sys，P sys 与稳
发电产生的不平衡功率，维系电力系统频率的稳 df
态频率偏差存在稳定关系。当 已知时，频率变
定性。等效惯性常数可表示为 dt
n 化率和频率偏差所能承受的最大不平衡功率即为
∑ H i S i
H sys = i = 1 （5） P sys，此时，新能源电力系统频率响应性能将不断
提高。在频率变化的条件下，新能源占比较大，频
S sys
式中 H sys——等效惯性常数；H i——第 i 个新能
率变化率和频率偏差导致的不平衡功率将由多组
源发电单元的惯性常数； S i——第 i 个新能源发电
元件共同承担。因此，新能源电力机组应保留一
单元的额定容量； S sys——新能源发电系统的总装
定的容量，以适应频率二次下降问题。考虑到新
机容量。
能源发电的机电耦合转换过程中存在出力随机性
当新能源电力系统出现不平衡功率时，新能
与不确定性，当 P sys 较大时，电网惯量水平会大幅
源机组及负荷的调节作用通常忽略不计。此时，
下降，扰动后的频率动态响应可能更加恶化。因
H sys 出现电力波动，储能系统（ESS）能够吸收与释
此，本文将频率动态特性与功角振荡的耦合情况
放电能，从而减小新能源接入带来的波动，实现稳
进行分析，以更准确地描述频率动态响应，从而真
定响应的目的。根据负荷增量与电源出力增量的
正满足电力新能源的频率响应需求。
变化情况，得到不平衡功率。不平衡功率表达式
如下： 2 仿真试验
n
2K sys∑ H i S i
i = 1 df 为了验证本文所设计的方法是否满足电力新
P sys =- （6）
K ESS dt 能源频率响应需求，搭建了一个试验平台，对上述
式 中 P sys—— 新 能 源 发 电 产 生 的 不 平 衡 功 率 ； 方法进行了仿真分析。最终的试验结果则是以文
K sys——单位调节功率； K ESS——等效单位调节功
献［1］基于系统频率安全稳定约束的方法、文献
df
率； ——频率变化率。 ［2］基于时钟同步的方法，以及本文设计的基于
dt
df Logistic 回归模型的电力新能源频率响应方法进
从 电 力 角 度 来 看 ， 能 够 反 映 频 率 稳 定 情
dt 行对比的形式呈现。