(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 202211222337.8 (22)申请日 2022.10.08 (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 南京邮电大 学 (72)发明人 马道广　戴剑丰　周霞　王智伟　 张振宇　李征　徐海超　樊嘉杰　 王嘉豪　万芳茹　周吉　钱俊良　 (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. G06Q 10/06(2012.01)G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) H02J 3/06(2006.01) H02J 3/18(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种提升新能源电网承载能力的DSSC优化 配置方法 (57)摘要 本发明属于电力系统技术领域， 提出一种提 升新能源电网承载能力的DSSC优化配置方法。 步 骤包括： S1.构建DSSC的节点等效功率注入数学 模型； S2.基于潮流计算方程， 提出能够量化电网 运行安全性及强弱程度的承载能力效能评估指 标； S3.考虑电网整体约束以及DSSC物理与运行 约束条件下， 以单个规划周期内最大化系统承 载 能力为目标对接入系统的DSSC进行规划配置； S4.新能源并网后的承 载能力指标在保证系统已 经求取最大承 载能力的前提下， 以系统配置成本 最低为目标来优化DSSC的安装位置及数量， 提升 高渗透率新能源并网后系统的承 载能力， 进而确 定DSSC最佳安装位置、 容量与承 载能力之间的关 系。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115456466 A 2022.12.09 CN 115456466 A 1.一种提升新能源电网承载能力的D SSC优化配置方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一： 分析DSSC 的结构和工作原理， 并基于DSSC 的补偿特性构建DSSC 的节点等效功 率注入数 学模型； 步骤二： 基于线路潮流计算方程， 提出能够量化电网运行安全性及强弱程度的承载能 力效能评估指标， 分析新能源 装机与电网承载能力之间的交 互影响关系； 步骤三： 在上述步骤一中， 构建DSSC的等效功率注入数学模型以及电力系统潮流方程， 将DSSC配置在线路i ‑j的节点i侧， 并且对配置DSSC所在线路两端的潮流方程进行修改， 其 他节点潮流方程保持不变， 考虑电网整体约束以及DSSC物理与运行约束条件下， 以单个规 划周期内最大化系统承载能力为目标对接入系统的D SSC进行规划配置； 步骤四： 根据步骤三在保证取得系统最大承载能力的前提下， 新能源并网后的承载能 力指标以系统配置成本最低为目标来优化DSS C的安装位置及数量， 提升高渗透率新能源并 网后系统的承载能力； 分析接入不同容量新能源对系统承载能力的影响以及DSS C对系统承 载能力的提升， 得到D SSC提升新能源电网承载能力的结果。 2.如权利要求1所述的一种提升新能源电网承载能力的DSSC优化配置方法， 其特征在 于： 所述步骤一中， DSSC是一种用于潮流控制的D ‑FACTS单相设备， 省去设备间的绝缘设计 直接耦合于输电线路上， 容量为0～10kVA； DSSC是包含 单匝变压器、 复合开关、 滤波器、 单相 电压源逆变器、 直流电容、 控制保护模块， 通讯模块的新型电力电子装置； DSSC的基本工作 原理是通过单相电压源逆变器 向电网注入一个连续且可控的电压， 将多个小容量、 单相逆 变器串联起来直接与输电线路相连， 主动调节外部输送线路阻抗值， 从而达到动态调节线 路潮流的效果； DSSC耦合于 输电线路上， 线路中流过的有功 功率可以表示P为： 式中， V1,V2分别为线路两端的电压幅值， X为线路的电抗， δ 为线路两端的相角差； DSSC串入线路后， 相当于注入一个与线路电流垂直的电压； 因此， 线路有功功率P'是 DSSC串入电压的函数， 具体为: 式中， VDSSC为DSSC注入线路的电压； 考虑到线路两端电压接近1.0p.u， 并且线路两端的相角差较小， 有sinδ≈δ， DSSC的直流有功潮流P ”可以表示 为： 可以看出： DSSC注入电压的相位影响线路潮流的变化， 通过增减注入电压的大小来调 整各个输电线路潮流分布差异。 3.如权利要求1所述的一种提升新能源电网承载能力的DSSC优化配置方法， 其特征在 于： 所述步骤二中， 电网承载能力是指线路与设备对于负荷的波动及增长过程中的承受能 力指标， 可以表征发电机和负载在违反系统规划 安全约束前电网的运行状态； 获得电网最权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115456466 A 2大承载能力的优化问题是根据单个未知标量参数α 来公式化的； 一般来说， α 是代表系统中 所有负荷的均匀增长的承载系 数， 可有效反映电网实际稳定运行 的安全裕度， 可 由以下等 式定义： F＝α(x,u) 其中x和u分别代 表系统中的状态变量、 控制变量； 并且 满足系统非线性功率平衡方程: 式中， PGi和 分别为i节点的发电机有功 出力和有功负荷初始量， fpi为i节点满足的有 功功率平衡方程； 电力系统可接纳新能源 装机与承载能力指标之间的关系可表示 为： 式中， PZ为系统综合负荷； ε为系统负荷率； β 为系统备用率； δ为常规机组备用率； α 为系 统承载能力； S为系统新能源 装机接纳功率； 从对系统综合负荷求偏导数 得到： 对系统综合负荷求偏导数 得到： 分析可得： 系统承载能力指标α与系统可接纳新能源装机呈反比， 当系统新能源装机接 纳功率S增大后， 系统承载能力α 减小； 系统可接纳新能源装机规模与系统总负荷量呈正比， 可以通过增 加外送规模的方式增大系统总负荷量， 扩大新能源 装机规模。 4.如权利要求1所述的一种提升新能源电网承载能力的DSSC优化配置方法， 其特征在 于： 所述步骤3)中， 将DSSC配置在 线路i‑j的节点i侧， 并且对配置DSSC所在 线路两端的潮流 方程进行修改， 其他节点潮流方程保持不变， 考虑电网整体约束以及DSSC物理与运行约束 条件， 以系统承载能力α 最大化 为目标函数： maxα (1)传输线路有功 功率流与有功 功率平衡； Fk‑Bk( θm‑θn)＝0 式中： Fk是线路k上的有功功率； θm、 θn分别是m、 n节点的相角； Bk是线路k的电纳； Pg是发 电机的有功 功率输出； Pdn是线路n上有功负载； (2)线路功率 等式约束； L＝BL(AT×δ +Vq) 式中： BL是线路电钠上的对角矩阵； δ是节点相角处的向量； Vq是DSSC注入输电线路的电 压； (3)线路D SSC安装数量上 下限约束； Nk.min×μk≤Nk≤Nk.max×μk 式中： Nk.max、 Nk.min分别是线路k上DSSC安装数量的上下限； μk是0‑1整数变量， 表示当前 线路是否安装D SSC， DSSC设备的数量受重量、 杆塔以及线路长度的影响；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115456466 A 3