关键词：新能源；电力系统；小扰动稳定
1 电力系统的概述及小扰动稳定性的概述
1.1 电力系统的概念
电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应辅助系统按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换为电能，并输送到电力用户的一个复杂的、可控的统一系统。
传统电力系统的能量来源通常为一次能源，例如煤炭、石油、天然气等。随着科学技术的不断进步，传统的能源系统逐渐被取代，可再生资源的利用越来越普遍，新能源电力系统已经逐渐被应用于生活中。传统电力系统的优势在于其发电空间模式较稳定，可以进行存储，可对电力系统的双侧进行调控；而可再生资源电力系统无法进行存储，由于其主要的发电能源为再生能源，因此具有明显的不确定性，且调控性较差。因此，为弥补可再生能源调控性的缺陷，新能源电力系统逐渐出现并开始被应用，从而促进了可再生资源的应用。
1.2 小扰动稳定性的概述
电力系统运行于某一稳态运行方式时，系统经受小扰动后，能恢复到受扰动前状态，或接近扰动前可接受的稳定运行状态的能力。根据性质的不同，小扰动稳定可分为小扰动功角稳定和小扰动电压稳定。其主要特征是可以用线性化的方法来研究。
2 新能源电力系统优化控制方法
2.1 新能源电力系统友好型控制方法
新能源电力系统友好型控制方法相对于传统的能源形势来讲，能够提供更高的电力输出，有效地提升新能源电力系统的稳定性。新能源通过各项科学分析，依据历史数据以及天文气象等信息，利用数据分析解读可控手段和方法，因此，新能源的分析预测已经成为了调控的重要手段。对于新能源电力系统的分析预测主要是针对其功率进行控制。当前功率预测可以分为3个等级：日、小时、分钟。就当前新能源电力发展的状态看，优化控制方法的功率预测分级已经成为不可缺少的一项方式方法。在未来新能源的道路上，需要更加精细、更加优化、更加稳定的友好控制。同时，沼气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等一系列能源之间的互通互补也将成为重要的发展方向。
2.2 需求侧资源特性与主动适应控制
对于供需关系而言，传统的电力系统供电侧是相对可以控制的，对于用户需求来说具有一定的不稳定性，而“以客户为主题”是电力公司对电力调度一直遵循的原则，所以对于不稳定的负载端应给予相应稳定的可控的供电端来适应。近些年，电力网络的波动较大在用电高峰和用电低谷之间差值逐渐增大，并且新能源电力规模化的并入电网，仅仅通过供电侧去达到供电侧与需求侧的平衡正在变得越来越难。因此电力系统迫切的需要一种新的供需方式来减小电网的用电高峰与低谷之间的差值，减小供电侧的调控压力，提高电力系统的稳定性，因为新能源电力系统的不稳定性，新能源的规模化并网不能实际的解决供需侧之间的问题，因此负载侧应通过主动的适应控制与合理的资源分配来达到上述要求。在生活中其实存在大量可调整及可平移的电网友好负荷，如冰箱，洗衣机等，这些资源并没有得到充分的发掘。在我国生活用电约占百分之十五到百分之二十之间，这之中的一半以上是可以平移载荷。充分认知了这些资源的特性，就可以设计相应的分配方案，平移负载，以达到缩减谷峰之间的差距平衡供需目的。
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在认清需求侧的资源特性之后，可以根据不同的需求侧的特性，制定电源侧与需求侧的映射关系，并根据这一映射关系研究相应的函数模型，寻求电力系统在供电侧分配的最优解及相应的利益最优解。使得需求侧综合资源能互补利用协同合作。以此来达到电力系统的稳定分配及新能源电力系统规模化并网带来的一些诟病，促进可再生能源规模化并网销纳及新能源电力系统的安全稳定运行提供坚强支撑。
3 确定性分析方法
3.1 特征值分析法
首先建立电力系统的模型，然后在平衡点处作线性化处理，并用状态方程形式表示电力系统的线性模型，得到系统的状态矩阵求出其状态矩阵的特征值和特征向量，进而依照前面的小干扰稳定性分析判据判断出小干扰作用下电力系统的稳定性。它是以线性系统理论与李亚普诺夫第一定理为理论依据，难点在于建立电力系统的数学模型，并且当系统规模庞大时状态矩阵大且不易求取，要求状态矩阵非奇异。特征值分析法可用于系统振荡模式和阻尼特性的研究、阻尼控制器安装地点确定和参数优化及电力系统小干扰稳定性分析等方面。
3.2 时域分析法
时域仿真分析属于直接法，首先建立电力系统各个元件的数学模型从而得到整个系统的数学模型，然后采用适当的仿真算法求出电力系统在小干扰作用随时间变化的轨迹曲线，可直观反映出系统的稳定性。此方法积分速度慢，计算时间长计算工作量大，适用于任何电力系统动态模型。如果电力系统各环节的元件数学模型足够准确，并且选取适当的仿真算法对系统进行时域仿真，那么可得到系统运行的真实曲线。
3.3 频域分析法
频域分析法是在频域或复域内进行电力系统小干扰稳定性分析。首先确定在小干扰作用下系统的输入量和输出量，然后建立起系统频域数学模型得到系统的频率特性，判断电力系统的稳定性；或在复域内得到系统的传递函数求出传递函数的极点，根据其极点分布利用稳定性分析原理以多变量Nyquist稳定准则来判断系统的稳定性。这种方法，适用于大规模电力系统，可用于电力系统的鲁棒稳定性分析。
3.4 概率性分析方法
由于间歇性电源大量接入电力系统，增加了大量随机干扰，但确定性方法不能客观反映系统各种小干扰的本质及小扰动后系统的动态行为和整体水平。电力系统小扰动概率稳定分析方法从统计角度根据主要随机因素的统计特征来确定系统小扰动作用下系统稳定性的概率特性。影响系统小扰动功角稳定性的主要随机因素包括元件参数、负荷水平、发电方式、系统结构等。概率性分析方法一般分为解析法和蒙特卡罗法两大类。
4 结语
综上所述，电力系统几乎时时刻刻都受到小的扰动，如系统中负荷的小量变化；又如架空输电线因风吹摆动引起线间距离(影响线路电抗)的微小变化等等。随着电力系统的发展，系统的小扰动稳定问题日益突出。概率稳定分析弥补了确定性方法仅针对某些给定的运行条件进行分析的局限性，考虑了各种随机因素对系统稳定性的影响，能够更深刻地反映电力系统运行的特征和稳定性的实质，得到更有参考价值的信息，是对传统分析方法的重要突破和补充，具有重要的理论价值和工程应用意义。
参考文献：
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[3]谷玉宝，宋墩文，李月乔.风电并网对电力系统小干扰稳定性的影响综述[J].智能电网，2016（01）：45-47.
论文作者:段青熙
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：电力系统论文; 新能源论文; 稳定性论文; 系统论文; 稳定论文; 方法论文; 干扰论文; 《当代电力文化》2019年11期论文;