大规模风电并网与直流运行交互影响仿真分析

为了研究大规模风电集中接入,高比例风火、电打捆外送给交直流混合电网稳定运行带来的风险,通过建立典型风、火电打捆交直流外送系统模型,从风机无功控制模式,风电场动态无功补偿,风、火电打捆比例以及直流闭锁故障等方面仿真分析了交直流混合电网中风电与直流运行的交互影响。仿真结果表明:风、火电打捆外送的交直流混合电网需要配备一定比例的常规电源,常规电源的强惯量和优良的无功电压支撑能较好地支持新能源发电并网运行,有利于降低电网系统电压的波动,减缓新能源发电波动性对电网直流运行的影响,提升电网直流运行的可靠性。     

青海交直流混合送端电网暂态稳定性分析

随着西北地区大容量高压直流电网的逐步投运,青海作为清洁能源大省将呈现出交直流混合外送的送端电网结构,特高压大容量直流对送端交流电网暂态稳定性的影响日益显著。研究了青海光伏直流外送通道与750 kV交流电网的耦合特性、青海电网交直流混合外送能力、电源分布及换流站接入方式对交流外送能力的影响。研究结果可为青海光伏发电通过特高压直流和750 kV交流混合外送提供依据和参考。     

柔性交直流混联电网系统级可靠性评估

直流孤岛方式下,直流送端与交流电网之间没有直接的电气联系,减小了对交流系统的影响,提高了远距离输电的稳定性。与此同时,交直流混联电网可以更大范围均衡潮流,提高可再生能源的接入范围,是未来电网的一个重要发展趋势。然而,目前针对实际电网在交直流混联、直流孤岛方式下的可靠性评估的研究较少,2种方式对交流主网的可靠性影响未知。因此,该文基于多端柔性直流互联装置可靠性模型建立了交直流混联、直流孤岛2种方式下的可靠性评估模型。在此基础上,结合张北地区新能源接入案例,通过定性、定量分析了交直流混联及直流孤岛方式下,张北柔性直流系统接入对北京电网的可靠性影响。算例结果表明,张北柔性直流系统通过交直流混联或直流孤岛方式接入不会影响北京电网的可靠性。     

应对UHVDC送端电网新能源大规模脱网的频率紧急控制

我国特高压直流输电(UHVDC)的快速发展及新能源发电占比的不断提高,有力支撑了国家的能源战略转型。但由于新能源机组的涉网保护性能较差,在新能源集中接入的直流送端电网,发生交直流故障后容易导致新能源大规模脱网,给电网的暂态频率安全保障带来极大挑战。文中首先分析UHVDC送端电网新能源大规模脱网的故障过程;然后针对现有应对新能源脱网措施的不足,根据故障过程特征提出利用直流换相失败等信息作为触发条件的频率紧急控制技术方案及实现方法;最后搭建西北电网的仿真算例,验证了所提方法能有效应对交直流故障引起的新能源大规模脱网,大幅提升送端电网的UHVDC输电能力及新能源消纳。     

多直流、高占比新能源电力系统应对严重扰动新技术研究

随着西北电网新能源的快速发展与直流外送规模持续扩大,当前多直流、高比例新能源电网应对严重扰动能力不足,电网的暂态稳定问题制约了直流外送水平和新能源消纳能力。定性分析了大功率直流冲击、高占比新能源对电网稳定性影响,从加强电网规划、强化电网安全稳定三道防线、加强新能源发电低电压穿越适应性及新技术应用等方面,提出了增强电网稳定水平的措施。     

功角失稳与暂态过电压并存型锡盟交直流弱送端系统特性分析

目前我国电网呈现出大容量直流和高比例新能源集中接入的特点,直流和新能源扰动冲击给电网运行带来深刻影响,亟需开展深入研究。文中旨在研究功角失稳与暂态过电压并存型弱送端系统的特性,首先分析了不考虑风电接入的功角稳定特性,研究了交直流功率分配对功角稳定水平的影响;然后分析了考虑风电接入的功角稳定特性,研究了风火出力分配对功角稳定水平的影响;接着分析了考虑风电接入的暂态过电压特性,研究了风火出力分配对暂态电压峰值的影响;最后分析了功角稳定和暂态过电压的交互影响特性,以及两者对送端系统外送能力的综合影响。通过锡盟交直流弱送端系统实际算例进行了仿真验证,研究成果可为新形势下大电网安全稳定运行提供技术参考。     

考虑频率安全约束的西北电网新能源开发及直流外送规模评估方法

新能源的快速发展,给系统带来调峰困难、抗扰动能力下降等问题。为了支撑新能源合理规划建议,亟需评估电网能承载的新能源上限。该文结合西北电网能源结构和网架特点,梳理新能源开发和直流外送规模研究的思路框架;推导考虑频率安全约束的高比例新能源系统指标,包括一次调频容量与稳态频率偏差、频率响应特性与暂态频率偏差和直流送出规模与系统惯量指标;建立基于生产模拟结果的频率安全仿真算法。结合"十四五"规划边界条件,研究提出西北电网新能源开发及直流外送建议规模,验证了该文所提方法的有效性和工程实用性。     

送端系统容量占比对直流换相失败的影响及应对

随着大容量高压直流逐步投运,电网进一步呈现"强直弱交"特性,直流系统和送端系统之间的耦合作用越来越强,因此有必要研究送端系统对直流系统稳定性的影响。该文在建立三机三区域交直流等值模型的基础上,仿真分析送端系统对直流换相失败的影响特性,进而讨论影响换相失败的关键因素并提出应对措施。研究结果表明,对于三机三区域含直流的系统,可通过增加送端系统容量占比的方法抑制直流换相失败。     

计及储能SOC恢复的孤岛直流外送AGC模型预测控制

在交直流并联运行电网中,送端孤岛直流外送系统可避免直流闭锁故障所导致的直流潮流向交流通道大范围转移的问题,但孤岛系统缺乏大电网支撑,系统惯量小,调频能力有限,大规模新能源的随机性出力会给其频率稳定带来严重的影响.针对直流送端孤岛运行状态易于建模预测的特点,提出了计及储能荷电状态(SOC)恢复的孤岛直流外送自动发电控制模型预测控制方法.依据电网等效思路将孤岛电网等效为单一机网模型用于预测电网的未来行为动态;根据多步预测计算区域控制偏差预测值,构造目标函数使得预测值较大时储能系统和火电机组共同参与调频,预测值较小时对储能系统SOC进行恢复;在PSCAD/EMTDC中进行仿真分析,验证所提控制方法的有效性.     

特约主编寄语

随着我国特高压交直流混联电网规模的不断扩大,电网大范围优化资源配置能力得到了显著提升。与此同时,也对电网保护与调控系统提出了新的挑战:特高压电网交直流、送受端耦合日益紧密,存在局部故障影响全局的安全风险;新能源机组、直流输电大规模投产使得电网调节能力严重下降;电力电子设备及其控制系统与传统交流系统交织,使得系统呈现出复杂的动态特性。因此,关于交直流混联电网安全运行关键技术的研究亟待开展。     

大规模新能源发电集群直流汇集及输送方案研究

随着多端直流和直流电网等先进输电技术的不断发展,在中国大规模新能源发电基地逐步构建直流汇集与输送系统,并与现有的交流电网互联,形成高比例新能源接入的交直流混联系统,将会成为中国未来电网形态发展的主要特点之一。针对中国西部地区大规模新能源发电集群的直流汇集及输送问题,深入分析了新能源电站场站内部、场站之间的汇集组网方式,并基于分层分区的原则设计了大规模新能源发电集群多层级直流汇集与输送系统方案,在此基础上,以中国甘肃酒泉地区千万千瓦级新能源发电基地为场景,设计了相应的汇集输送方案,并对其输送容量、电压等级、关键设备需求进行了探讨,为未来大规模新能源发电集群的直流汇集与输送方案的研究与建设提供参考。     

特约主编寄语

近年来,随着新能源渗透率逐步提高,电源的间歇性、波动性为电网的无功控制带来困难。同时,为了实现跨区电网的电力互供,促进清洁能源消纳,我国开展了大规模交直流混联电网的建设。若送端无功水平不足,大扰动下可能发生大规模新能源脱网事故;若受端网架结构薄弱,无功支撑能力不足,特高压直流可能因交流故障而发生换相失败甚至闭锁,进而导致电网崩溃等严重后果。为了提高大规模交直流混联电网对故障的耐受能力,保证电网安全稳定运行,各类新型无功补偿、控制技术获得了广泛关注,成为学界与业界的研究热点。     

考虑跨区直流调峰的日前发电计划优化方法及分析

阐述了中国跨区直流输电对促进西北地区新能源消纳的重要性,分析了目前跨区直流外送模式对新能源消纳的不利影响。综合考虑分析直流输电系统的运行特性和跨区电能交易需求,建立了跨区直流计划调整的混合整数线性约束模型,提出了考虑跨区直流互动调峰的新能源与常规能源协调优化的两阶段日前发电计划编制方法。首先,基于安全约束经济调度(SCED)模型分析了受端电网直流接纳能力。然后,基于安全约束机组组合(SCUC)模型,综合考虑直流计划调整约束、系统平衡、机组运行、新能源出力预测和电网安全等约束条件,以节能环保和新能源消纳最大为优化目标,编制送端电网的机组组合、出力计划和直流送出计划。最后,通过某省级电网及其跨区直流计划优化调整的算例验证了所提方法的有效性。     

新能源发电调控参与的送端电网直流闭锁紧急频率控制策略快速优化

对于含高渗透率新能源发电的送端电网,直流闭锁后可通过快速降低新能源场站功率替代高代价的切常规机组操作,来实现更加经济的频率安全控制.因此,针对送端电网直流闭锁故障,该文提出一种新能源场站协同常规机组的紧急频率控制策略优化模型,在保证频率安全的同时最小化系统控制代价.此外,考虑到直接求解上述含微分方程约束的非线性优化模型...     

大规模光伏发电接入对直流输电系统的影响研究

直流输电系统是实现高电压、大容量、远距离送电和区域电网互联的一个重要技术手段,对于大规模新能源发电的跨区域消纳具有重要的作用。以大规模光伏发电发电接入西北某电网为对象,建立光伏电站模型,分析光伏电站不同运行方式及电网扰动情况下对直流系统的影响,并提出为保证大规模光伏发电接入后直流系统稳定运行的措施与建议。     

基于图卷积神经网络的直流送端系统暂态过电压评估

随着新能源接入电力系统并通过直流送出，送端系统的暂态过电压问题逐渐突出。因此，为快速准确估计送端系统在直流闭锁、换相失败等预想扰动场景下各直流近区节点暂态过电压严重度，提出一种基于图卷积神经网络(graph convolutional network, GCN)的直流送端系统暂态过电压评估模型。该模型以电网发生直流故障前的潮流状态参数与网络拓扑作为输入特征，可以同时预估电网多个关键节点(如风电场汇集节点)的暂态过电压严重度。利用含跨区直流异步互联的两区域系统进行算例分析，验证该模型可以适应多种网架拓扑结构、不同新能源发电占比等差异化电网运行方式，具有较强的泛化能力。同时，所提模型揭示了对过电压严重度影响最大的关键因素，具有一定的可解释性，可为暂态过电压的预防控制提供有效指导。     

含大规模风电送端系统对直流系统的影响

随着大规模风电的开发与利用及交直流混联电网的形成,为了研究含大规模风电场的送端系统对直流系统的影响,针对大规模双馈风电场多端交直流外送系统,构建了交直流并联与非并联运行方式下网络拓扑结构;研究了3种情况即:风电场风速变化、风电场故障、换流母线故障时送端系统对直流系统的影响。基于PSCAD/EMTDC软件,搭建了仿真模型,并进行了仿真分析,得到了仿真实验数据和曲线;由仿真结果得到以下结论:风电场处于噪声风时,为保证系统频率稳定所需的火电容量最大;当交直流系统采用非并联运行方式时,风电场故障对直流系统的影响最小;3种运行方式下换流站交流母线故障对直流系统影响差异不大。     

基于ADPSS的宁夏电网多直流系统机电-电磁混合仿真对比研究

灵绍和昭沂特高压直流输电工程投运后,宁夏电网将成为我国又一高比例风火打捆外送直流送端电网。为了准确分析交直流间相互作用以及直流受端扰动对送端的影响,在ADPSS软件中建立了宁夏电网多直流系统的机电-电磁混合仿真模型,包括西北电网机电暂态仿真模型和宁夏电网三回直流的详细电磁暂态模型。针对送受端电网不同故障类型,评估了混合仿真和纯机电暂态仿真方法下电网受扰响应行为的差异,研究结论对于电网分析计算和制定安全稳定控制措施时选择适用的工具具有参考意义。     

考虑功角稳定和暂态过电压的新能源电压穿越控制参数优化

我国新能源装机量逐年增加,随着新能源在电力系统中的比例不断提升,新能源对于电力系统的稳定影响也更加突出。为缓解新能源带来的不稳定性,新能源一般搭配火电机组外送,当发生交直流故障时,风光火打捆外送直流送端的火电机组易出现功角失稳,直流送端换流站以及新能源机端易出现暂态过电压。研究表明,对新能源控制参数进行优化可以缓解直流送端功角失稳和直流送端换流站以及新能源机端的暂态过电压。基于PSASP仿真定性研究了新能源机组在高/低压穿越期间的控制参数对直流送端功角和暂态过电压的影响,提出了新能源机组参数优化原则及思路,并根据实际电网情况仿真验证了其合理性。     

促进跨区新能源消纳的直流联络线功率优化模型及分析

提出了一种考虑直流联络线功率阶梯化运行、送端电网与多个受端电网跨区协调的常规能源与新能源联合优化的发电计划模型。建立了直流联络线功率阶梯化运行的数学模型,该模型满足直流功率调整的各项特性要求,包括直流功率阶梯化、相邻时段不可反向调整、稳定运行持续时间、日交换电量不变等约束,既充分发挥了直流联络线可灵活调节的特点,又避免了高压直流换流设备的频繁转换,提高了直流联络线计划的可执行性。同时,该模型可考虑多个跨区互联电网间的多条输电通道,以及送受端电网间的系统负荷互补性和新能源接纳能力,实现了送受端电网间的协调调度,促进新能源在更大空间范围内消纳。基于国内某跨区互联电网的实际数据,验证了所提模型的有效性。