计及火电锅炉蓄热的互联系统频率暂态模型及解析分析

申家锴; 马世英; 谢岩; 唐晓骏; 朱劭璇; 霍启迪

doi:10.7500/AEPS20231007002

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计及火电锅炉蓄热的互联系统频率暂态模型及解析分析

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 计及火电锅炉蓄热的互联系统频率暂态模型及解析分析
- Frequency Transient Model and Analytical Analysis of Interconnected System Considering Heat Storage of Thermal Power Boiler
- 电力系统自动化 2024年48卷第20期页码：140-148
- 作者机构：
  
  中国电力科学研究院有限公司，北京市 100192
- 作者简介：
  
  申家锴(1991—)，男，通信作者，博士，工程师，主要研究方向：电力系统频率稳定分析与控制。E-mail：shenjiakai@epri.sgcc.com.cn
  马世英(1969—)，男，博士，教授级高级工程师，博士生导师，主要研究方向：电力系统分析与控制、电力系统仿真技术、交直流系统分析、源网协调技术等。E-mail：msy1969@163.com
  谢岩(1990—)，男，博士研究生，高级工程师，主要研究方向：电力系统分析与控制。E-mail：xieyan@epri.sgcc.com.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金联合基金资助项目(U22B20109);中国电力科学研究院有限公司自筹基金项目(XT83-23-010)
- DOI：10.7500/AEPS20231007002
  中图分类号：
- 收稿：2023-10-07，
  
  修回：2024-06-19，
  
  网络出版：2024-09-23，
  
  纸质出版：2024-10-25
- 稿件说明：
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申家锴,马世英,谢岩等.计及火电锅炉蓄热的互联系统频率暂态模型及解析分析[J].电力系统自动化,2024,48(20):140-148.

SHEN Jiakai,MA Shiying,XIE Yan,et al.Frequency Transient Model and Analytical Analysis of Interconnected System Considering Heat Storage of Thermal Power Boiler[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(20):140-148.
申家锴,马世英,谢岩等.计及火电锅炉蓄热的互联系统频率暂态模型及解析分析[J].电力系统自动化,2024,48(20):140-148. DOI： 10.7500/AEPS20231007002.

SHEN Jiakai,MA Shiying,XIE Yan,et al.Frequency Transient Model and Analytical Analysis of Interconnected System Considering Heat Storage of Thermal Power Boiler[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(20):140-148. DOI： 10.7500/AEPS20231007002.

摘要

高比例新能源接入电网挤占了火电机组的发电空间并带来了较强波动性，火电机组常处于深调状态且易受到扰动的侵扰，导致锅炉蓄热水平差，频率响应能力未达标称，威胁系统频率稳定性。文中针对火电机组蓄热动态变化的影响展开研究，基于直流潮流与经典锅炉模型，构建了计及锅炉蓄热动态的互联系统频率暂态分析模型；通过模型等值聚合、等效变换、解环与近似替代，降低了模型阶数；进一步，基于模型特点进行模态分解，推导两机等值模型的简单闭式解，并基于闭式解，分析了火电机组锅炉蓄热模型参数对互联系统频率暂态过程的影响。算例表明，所建模型与所提解析方法能够在频率暂态计算中准确计及锅炉蓄热对互联系统的影响，所得结果可为增强火电机组频率支撑能力提供参考。

Abstract

The high proportion of renewable energy has affected the generation of thermal units and brought strong volatility. Thermal units are often at deep regulation state and are susceptible to disturbances

resulting in poor boiler heat storage levels and insufficient frequency response capabilities

posing a threat to system frequency stability. This paper focuses on the impact of dynamic changes in heat storage of thermal power units. Based on DC power flow and classical boiler models

a transient analysis model for the frequency of interconnected systems considering heat storage dynamics of boilers is constructed. By means of model equivalence aggregation

equivalent transformation

solution loop and approximate substitution

the order of the model has been reduced. Furthermore

based on the characteristics of the model

modal decomposition is carried out to derive a simple closed-form solution to the two-machine equivalent model. Based on the closed-form solution

the impact of the parameters on the heat storage model of the thermal power boiler on the transient frequency process of the interconnected system is analyzed. The calculation example shows that the established model and the proposed analytical method can accurately take into account the impact of heat storage of boiler on interconnected systems in frequency transient calculations

and the results can provide references for enhancing the frequency support capability of thermal power units.

关键词

Keywords

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