互联电网运行控制性能评价标准研究 (二)新标准构架

从中国电网频率偏差的实际变化规律出发,基于概率理论的分析,讨论了不同时间尺度下的控制目的,进而明确了标准的设计思想,提出了一种新的互联电网运行控制性能评价标准构架。在该构架下,包含频率安全标准、无意交换电量标准和频率质量标准等3个标准,分别对应分钟、小时和月及以上3个时间尺度的控制性能评价。在新构架下所设计的标准,既可引导控制区域快速做出调节,为系统保证电网频率秒或分钟级时间尺度的频率安全奠定基础,又能允许控制区域在一定的时间尺度内"将功补过",可解决目前中国各区域电网公司所实施标准中可能出现的频繁调节和过度调节问题,从而达到节能减排的目的。     

巴基斯坦默拉直流工程频率控制器设计及实际特性分析

巴基斯坦默拉直流投运后已经成为该国电网骨干输电通道,为帮助电网故障或非故障解列后维持稳定,默拉直流配置了频率控制器。文中从巴基斯坦电网稳定特性分析出发,提出一种基于仿真和实测相结合的频率控制器设计方法;主张应针对电网实际稳定需求并考虑送、受端电网承载能力进行频率控制器设计;总结了频率控制器的动作门槛设计方法、调制限值确定原则和控制器退出原则;分析了实际电网解列事件中频率控制器的动作特性;给出直流输电附加控制的技术基础及设计使用原则。强调直流附加控制应综合考虑交流电网稳定控制需求及实际电网特性,进行定制化设计,以期为后续交直流电网协同发展提供参考。     

综合多类型措施的频率紧急协调优化控制研究

随着电网精益化运行要求的提高,直流紧急功率支援、发电出力快速升降、负荷控制等连续调节型控制技术在当今电网运行控制中得到越来越多的关注。针对我国新能源及跨区特高压直流规模不断扩大形势下电网面临的频率突出问题,分析了故障后暂态频率安全特性及控制需求,计及各类控制措施响应特性、控制代价及暂态频率安全裕度量化指标,制定了多类型控制措施的协调配合原则和思路,提出了一种综合多类型措施的频率紧急协调优化控制决策方法。在保证电网频率安全的前提下,通过协调连续和离散控制措施,降低电网故障后频率控制代价,适应了现代电网精益化频率稳定控制要求。基于实际规划特高压直流送端电网,仿真验证了所提方法的可行性。     

基于CPS考核标准的专家控制器的设计及其在负荷频率控制中应用

针对CPC控制性能标准存在的不足,本文在对NERC所采用的CPS新标准的研究的基础上,对大区域互联电网中的负荷频率控制采用了专家PID控制器的设计。专家的规则主要由两部分组成,一部分来自于对CPS标准的分析和实践经验,另一部分则是根据PID控制器的动态特性并结合负荷频率控制的实际情况获得。鉴于控制过程是一两区域的互联电网模型,因此首先对系统进行了鲁棒性分析,在此基础上应用分散控制对系统进行专家控制器的设计。通过仿真实验表明:专家经验和知识应用,提高了系统负荷频率控制的品质,在专家规则中适当引入CPS考核标准的要求,在一定程度上可以提高整个电网CPS/DCS的合格率,并且能够减少发电机组不必要的磨损。     

北美频率控制性能标准发展分析及其对中国的启示

随着中国电网的不断发展,对频率质量的要求也不断提高,现行的频率控制性能标准已不能满足实际需求。为此,分析了北美电力可靠性协会(NERC)颁布的控制性能标准(CPS)存在的不足及其在国内外实际应用中所产生的问题。此外,还介绍了北美平衡监管区区域控制偏差限制(BAAL)标准的基本内容,分析了BAAL标准与评价指标CPS1之间的关系。最后,对中国电网现行CPS所存在的问题提出了修改建议,并探讨了实施BAAL标准的可行性。     

关于华东电网实行SCPS的探讨

华东电网引入北美电力可靠性委员会（NERC）的控制性能标准（CPS）起到了改善系统频率控制性能的作用,但现行的控制标准中并未对发电机组自动发电控制（AGC）性能予以约束。文中介绍了NERC推行的发电机组评价标准——服务提供者控制性能指标（SCPS）,分析了该指标的特点,探讨了华东电网实行SCPS的可行性。该指标的推行将有助于统一华东电网内发电机对于电网频率控制贡献度的评价标准,提高各发电机组改善电网频率控制性能的积极性,改善华东电网的频率质量及系统的频率控制特性。     

基于UCPS标准的机组新型调节性能指标与应用

针对现有机组常规调节性能评价中存在受参数设置影响、不能准确评价调节过程对电网实际调节贡献等问题,基于机组控制性能标准(Unit Control Performance Standard,UCPS)和自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)的机组控制现状,对UCPS标准中机组I类性能评价指标(UCPS1)进行了改进,并给出其计算方法。实际应用效果验证了所提改进UCPS标准的有效性。     

互联电网AGC分层控制与CPS控制策略

通过分析网调和所辖各省调构成的中国互联电网的特点,提出了基于联络线和频率偏差控制(TBC)模式下的网省调自动发电控制(AGC)分层控制与协调技术;重点讨论了CPS考核标准下新的AGC控制策略。这些处理方法有利于提高电网频率控制质量,并体现在紧急情况下各AGC控制区域之间的相互支援,在多个网省调的实际应用中取得了良好的效果。     

电网频率校正控制方法在高比例新能源电网的适应性

新能源出力由自然禀赋决定,在电力平衡约束下的高比例新能源电网运行方式调整范围逐渐增加,传统固定策略的频率校正控制方法失配风险不断提高。建立典型系统,给出了研究频率校正控制的电网运行场景域描述方法,计算了频率校正控制系统任一轮次适应的电网运行场景域。提出将控制量可整定的范围作为评价任一轮次适应性的指标,使用多个轮次的最小可整定范围评价频率校正控制系统的适应性。利用实际电网参数建立分析模型,计算频率校正控制系统适应的极限新能源接入比例。传统频率校正控制方法难以适应新能源比例高的场景,亟需新型控制方法。     

互联电网运行控制性能评价标准研究 (一)制定原则和需解决的问题

在对已有评价标准深入剖析的基础上,结合中国互联电网的具体情况,以标准的制定目的为基础,提出了"自上而下"和兼顾安全、优质、经济的标准制定原则。依据该原则,以标准主体、时间尺度和频率偏差系数等为切入点,论述了实现控制目标的手段。指出了中国互联电网运行控制性能评价标准制定需研究的六方面的问题,并分别进行了分析与探讨。分析表明,开展评价标准的基础理论研究十分必要,应针对具体问题积极开展适合中国实际情况的新标准研究。     

支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制技术

针对城市电网分层分区网架供电能力不足、负载不均衡、安全可靠性差等问题,提出一种支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制策略。首先,针对城市电网安全经济运行需求建立了稳态和暂态优化控制目标;其次,建立了计及负载均衡和网络损耗的综合评价指标,采用逐步逼近法快速求解柔性直流最优功率,以实现稳态下城市电网潮流最优控制;设计了基于换流站功率裕度的多端柔性直流自适应下垂控制策略,合理分配故障后各分区紧急功率支援,同时减小直流电压偏差。以郑州城市电网实际算例仿真验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

CPS性能指标和广东电网频率控制策略的改进

频率是交流系统电能质量之一,互联电网要求网内各区域都必须对频率的控制作出贡献。CPS性能指标是评价互联电网各区域对频率控制的贡献或责任的一种标准。介绍了AGC模式并以此为基础阐明了CPS的概念;针对CPS提出了广东电网频率控制策略的改进和完善措施。     

多区域互联电网主要联络线AGC控制性能评价指标

针对目前华中—华北交流特高压互联电网中特高压联络线呈现出较大的随机功率波动这一实际问题,结合控制性能标准(CPS)和T(联络线)标准的基本原理,提出了一种多区域互联电网主要联络线自动发电控制(AGC)的控制性能评价指标,简称MT指标。该指标能够较好地评价大区电网中各子区域(如各省级电网)对主要联络线功率波动控制的贡献。在此基础上,以MT指标为控制目标设计了抑制主要联络线随机功率波动的控制器。仿真结果显示,在该指标下设计的控制器能够很好地抑制主要联络线随机功率波动。     

电化学储能参与电网低频第三道防线的控制策略

针对日益凸显的电网频率安全稳定问题,利用电化学储能的快速响应特性和功率双向调节能力,将其纳入到基于就地信号响应的频率安全第三道防线中,应对大功率缺额引起的低频问题。首先,分析电化学储能在低频第三道防线中的功能定位,基于单机带负荷等值模型,提出电化学储能参与频率安全第三道防线的频率响应模型;分析电化学储能分轮次动作的必要性和前提条件,提出临界容量及其计算方法。然后,研究电化学储能低频校正控制策略的制定方法,提出表征频率恢复效果和控制代价的综合指标,计及运行方式和故障场景,建立加权优化模型并整定电化学储能各轮次控制量。最后,实际电网的算例分析表明,所提出的校正控制策略具有较好的频率控制效果和适应性,有助于拓展电化学储能在电网中的应用场景。     

基于PI+自适应内模重复控制的并网逆变器系统研究

重复控制依靠其良好的稳态跟踪性能和谐波抑制能力,在新能源并网逆变器控制中得到广泛应用。然而在实际系统中,电网频率波动时有发生,导致传统重复控制的控制性能下降。针对以上问题,提出一种PI+自适应内模重复控制方案。该方案首先对传统重复控制内模参数进行改进,实现重复控制的谐振频率与电网实际频率保持一致的目的;此外,考虑到单一重复控制动态特性较差的问题,将PI控制结合到自适应内模重复控制中,并针对2个控制器之间的耦合展开详细分析;最后,通过Matlab/Simulink和实验,验证了本文所提出的改进型控制系统既保证了系统的抗电网频率干扰能力,又提高了动态响应速度。     

电力系统在线安全稳定综合辅助决策

将各种安全稳定问题按重要和复杂程度进行排序,获得各问题的计算队列,确保优先给出对电网安全稳定运行影响程度高的安全稳定问题对应的辅助决策;采用安全稳定性指标对候选控制措施的灵敏度或参与因子信息作为安全稳定约束,避免各类辅助决策功能给出相互矛盾的控制措施;各辅助决策功能通过计及队列中之前的辅助决策措施,避免同时调整同一类控制措施;针对不同类型的控制措施,通过设置优先级顺序,计算各控制措施的综合性能指标,根据设置的门槛值筛选有效控制措施并同时调整性能代价相近的措施,确保辅助决策给出的控制策略符合调度运行人员的操作习惯。通过对华北电网的案例分析验证了该方法的有效性和实用性。     

基于SCPS标准的发电机组AGC控制策略

华东电网参照北美电力可靠性委员会推行的服务提供者控制性能标准(SCPS),对华东电网控制区的发电机组开展AGC性能评价。通过对SCPS标准的分析,提出了适应该标准的发电机组AGC控制策略,结合SCPS的指标计算并根据机组供应控制偏差的状态来实现机组AGC定量调节。该控制策略的应用将有助于提高发电机组的AGC调节品质和频率控制性能,进而改善电网的频率质量及系统的频率控制特性。     

吉林电网实行CPS的探讨

针对东北电网与华北电网直流背靠背连网以后,华北电网对东北电网的频率支持减弱,造成目前东北电网频率波动较大;且当直流输电系统故障时,将引起整个东北电网功率不平衡,有可能导致东北电网频率指标下降的问题,结合吉林电网现状,通过对北美电力可靠性协会NERC的A标准和控制性能评价标准CPS的对比分析,指出东北电网目前采用的A标准不能满足大电网频率控制要求。介绍了华中、华东电网CPS执行情况,分析了吉林电网执行CPS后可能出现的问题并提出一些合理建议。     

基于运行安全的频率控制性能评价新方法

目前我国电网在频率控制性能评价方面实施的"时段CPS标准",存在指标设计缺乏理论依据、评价方式过于严苛等不足,导致一些电网出现机组调节频繁、评价结果与控制效果不匹配的现象。本文从系统安全运行的角度出发,以《电力系统安全稳定控制技术导则》为依据,抽象出频率控制的要求:正常运行情况下保证频率留有一定的安全裕度;Ⅰ类扰动情况下限制频率持续越限的时间。鉴于此,提出新的频率安全评价方法(FSAM),包括评价指标和评价方式的设计,以此对区域在正常情况和Ⅰ类扰动情况下的控制行为进行规范和评价。算例仿真表明:本文方法能够引导控制区域进行有利于系统安全运行的调节行为,保证频率在安全范围内变化,且能够减少机组调节次数,提高运行的经济性。     

电网公司需求侧管理激励机制研究

结合电力市场改革对电网企业需求侧管理激励机制进行研究。针对我国电网企业的经营现状,给出适应于我国电网企业发展实际的需求侧管理激励机制,并给出了指导性意见,有利于各电网公司制定有效的需求侧管理激励机制,真正实现需求侧管理。