多源电网协调实时控制技术综述

在能源结构调整的大环境下,针对风电与光伏发展的现状和特高压交直流建设进程,讨论了中国目前弃风、弃光量大的原因。结合实际电厂的AGC测试数据,总结与对比了风电、光伏、水电、火电各类电源并网的调节特性及其量化数据。在实际测试数据的基础上分析了多源电网协调实时控制技术的可行性,探讨了多源并网实时控制技术,重点阐述了风、火电分层优化控制技术;风、火、水电联合优化调度策略;风、光、储互补性控制策略以及计及网络约束与电量交易计划的实时控制方法的研究成果,展现了多源电网协调控制的优势,为大规模风电、光伏、水电、火电协调外送系统的规划、设计以及运行提供了技术支持,对我国新能源外送的实时控制具有借鉴和参考价值。     

10kW太阳能发电系统谐波测试

太阳能光伏发电系统作为分散电源,在接入电网运行时,需考虑对电网的影响。采用IGBT的光伏逆变器尽管理论上已大幅抑制谐波电流的发射量,但实际上仍在向电网送出相当量的谐波电流。文章以一项10kW太阳光伏发电并网系统工程为例,分析了光伏发电系统输出的电压、电流谐波情况及其对电网的影响。指出,采用IGBT的光伏逆变器,仍有10%的谐波电流注入电网,且三相谐波电流明显不平衡,低次偶次谐波电流幅值较大,应予以重视。     

弱电网下光伏场站并网谐波特性实测分析

受电网结构及地理环境等因素限制的中西部地区电网,通常具有电源接入点少、供电能力薄弱及可再生能源丰富等特点。以新疆某地区弱电网为例,光伏发电系统大规模接入电网,在实际并网中会产生大量谐波电流,对电网运行造成严重影响。为此,对接入新能源光伏电站的谐波特性开展测试与分析,利用谐波特性分析测试装置,基于相关谐波特性的标准定量,评估了新能源接入后的电网侧谐波特性水平。     

含高密度光伏电源的受端电网暂态电压有理分式拟合分析

高密度的光伏发电系统从源荷端接入大型交直流混联电网,大幅度改变电网暂态响应特性,对电网的控制与运行提出了新的要求。该文提出利用有理分式拟合算法研究高密度分布式光伏电源接入对受端电网暂态电压的影响。首先,通过隐式梯形积分、Cramer法则等证明将有理分式拟合引入电网暂态分析的适用性。之后,建立含高密度分布式光伏电源的受端电网场景,对故障期间和恢复阶段的光伏出口电压值与逆变器控制参数间的关系进行有理分式拟合,验证方法的有效性。     

光伏并网系统故障二次谐波产生机理及其对变压器保护的影响

光伏发电系统通过逆变器矢量控制并网,其短路暂态特性异于传统电源。电网发生故障时,光伏系统输出电流中可能含有二次谐波,接入弱电网时二次谐波的影响不可忽略。以光伏并网发电系统对称故障条件为例,首先分析基于锁相环的三相并网逆变器单频率输入双频率输出的现象产生机理。其次在综合考虑并网控制及系统低电压穿越策略切换的影响基础上,分析故障暂态过程中电流二次谐波产生机理并推导二次谐波解析表达式。指出在变压器区内故障时光伏并网系统产生的二次谐波可能威胁变压器差动保护的可靠性。最后基于PSCAD/EMTDC仿真验证理论分析的正确性,为后续光伏发电系统接入后的电网继电保护适应性分析提供参考。     

新疆北部地区清洁能源出力特性分析

分析了新疆北部阿勒泰、塔城地区风电、光伏、水电出力特性,找出各电源出力特性规律,阐述了风电出力对电网经济性的影响,提出了风电、光伏、水电的利用原则,为该地区的电力电量平衡、调度计划制定及清洁能源运行出力掌控提供了技术参考。     

含高密度风电、交直流送端电网直流闭锁故障稳控方案研究

基于新疆电网2014年底网架结构,为了保障含高密度风电、交直流送端电网的稳定运行,当±800 k V特高压直流输电系统发生双极闭锁故障时,提出综合考虑新疆网内火电、哈密地区风电及直流配套电源,协调优化切机不平衡量的稳控方案,分析不同稳控方案对于含高密度风电、交直流混联系统运行电压的影响。研究结果阐明在满足新疆网内安全约束下,稳控风电切机量在20%~80%及优先切网内无功出力较大的火电机组、保留直流配套电源部分机组运行有利于系统稳定。该稳控方案对提高±800 k V特高压直流送端系统的稳定运行及减小高密度风电地区电压稳定性具有重要的参考价值。     

规模化光伏并网对暂态稳定影响及应对措施

随着光伏并网容量快速增长,其对电网稳定性影响及应对措施,已成为电力系统重要研究课题。为此,首先分析了并网点电压快速跌落和提升过程中,光伏发电单元及其并网系统受扰功率特性,以及不同控制模式对功率特性的影响。在此基础上,基于所构建的光伏发电与常规电源联合外送系统,分析了光伏并网对送端系统暂态功角稳定性影响,并针对光伏发电与常规电源分别提出了应对措施。新疆和田地区规模化光伏并网系统仿真结果,验证了所提出的应对措施可有效提升送端电网稳定水平。     

大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术综述

风电和光伏发电等新能源在近年来得到了大规模快速发展,大规模开发、集中式送出是中国新能源发展的主要特征之一。目前中国西北等地风光新能源基地普遍通过特高压直流输电系统送至远方负荷中心,直流送端附近配套火电机组少,系统频率调节和无功/电压支撑能力弱,振荡问题突出,已经形成或即将形成弱同步支撑直流送端电网系统,运行控制难度大。文章从系统频率调节、无功/电压控制、次同步振荡机理与抑制等3个方面对大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术国内外研究现状进行综述,分析已有研究存在的问题,尝试给出了后续研究建议和展望。     

多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究

针对分布式光伏发电的谐波源特性和功率波动性,对分布式光伏接入对配电网谐波、电压波动和闪变的影响进行了分析,并分析了背景电能质量问题对光伏并网点电能质量的影响。同时在DIg SILENT/Power Factory仿真平台上搭建了国际大电网会议(CIGRE)认为适合进行分布式发电接入配电网特性研究的典型配电网络结构,并根据IEC 61400-4-15标准在该平台上搭建了IEC电压闪变仪,对含多接入点分布式光伏发电的配电网的谐波传输和放大特性、电压波动和闪变的影响和评估进行了仿真分析。仿真结果表明,含多接入点分布式光伏的配电网中谐波传输和放大特性非常复杂;配电网各母线节点的电压波动和闪变值的大小与该母线节点的短路容量和功率波动密切相关。     

分布式新能源接入电网的谐波热点问题探讨

大规模分布式新能源经变流器接入电网,对电力系统谐波问题的分析研究带来了新的挑战。针对含分布式新能源的电网,准确检测谐波及间谐波,掌握谐波分布特性,定位谐波污染源头,划分谐波污染责任,揭示谐波传播及谐振机理,分析谐波不稳定现象是当前电力系统亟需解决的热点与难点问题。从谐波测量、谐波源定位及责任评估、谐波谐振及其不稳定等方面阐述了分布式新能源接入电网的谐波研究技术热点问题,并提出了未来大规模分布式新能源接入后的新的谐波研究趋势,为分布式新能源接入电网中的谐波问题研究提供了理论参考。     

双馈风力发电系统并网逆变器不同控制策略分析

双馈风力发电系统并网逆变器采用并网电流反馈PI控制,虽然在理想电网条件下能够实现逆变器控制系统高功率因数、低稳态误差的性能,但存在电网谐波干扰情况时,系统的动稳态跟踪性能变差;此外,PI控制器可以直流信号实现零稳态误差,但无法消除交流信号的谐波分量,且需要多次的复杂坐标变换和解耦控制。由此,提出一种基于并网电流反馈、电容电流反馈的多谐振PR控制,提高了系统控制精度;引入低次谐波补偿项后,能够有效抑制并网电流波形畸变。仿真结果证明了提出的控制策略不仅能实现对交流信号无静差控制和具有良好的动稳态跟踪性能,而且系统并网电流的谐波含量较少,满足电网对风力发电系统并网的要求。     

高渗透率分布式光伏系统谐波与电压控制

高渗透率分布式光伏发电接入后，对电网谐波、电压波动和闪变产生了不利影响。重点分析了高渗透率分布式光伏接入时电网谐波产生的原理，及传统的αβ轴电网电压前馈控制算法导致的弱电网谐波增大的问题。针对谐波抑制，提出了自适应前馈控制算法，该算法通过智能过渡逻辑作用于dq轴和αβ轴进行前馈控制，可智能识别电网环境，同时结合陷波器高增益特点，达到抑制背景次谐波电压作用于前向通道、减小谐波含量、提高系统的鲁棒性的作用。针对分布式光伏接入带来的电网电压波动及闪变问题，通过调整逆变器群的动态无功响应和无功功率控制能力来有效抑制电网电压波动和闪变，支撑电网，增强电网接入的友好性。     

特高压直流换流站交流滤波器组对电网谐波的影响分析

特高压直流换流站配置的交流滤波器兼具特征谐波滤除和无功补偿功能,但其易与电网背景谐波阻抗相互作用导致低次谐波放大现象。交流电网谐波阻抗的获取是交直流系统谐波特性分析及交流滤波器设计配置的基础。文中根据电网谐波阻抗特性较为复杂,难以建模计算的特点,提出了一种基于换流站不同运行工况的500 kV交流电网背景谐波阻抗实用估算方法;定义了交流滤波器组谐波增益指标,通过该指标分析了特高压直流换流站交流滤波器组对电网低次谐波的放大机理;研究了交流滤波器参数与放大作用间的关系,提出了2种交流滤波器的改造方案。最后,以绍兴换流站测试数据为例,结合电网背景谐波阻抗估算结果,对其5次谐波放大问题进行了理论分析,并对交流滤波器改造方案进行了探讨。     

极端天气事件对新能源发电和电网运行影响研究

风电和光伏发电极易受极端天气的影响而出现大规模停机和出力损失,严重时可能威胁电网安全稳定运行。针对极端天气事件对新能源发电和电网运行的影响开展研究。首先从新能源发电的角度阐述了极端天气影响新能源的机理。然后基于海量风电机组和光伏发电单元的运行数据,对寒潮、大风、降雪、沙尘等几类极端天气条件下新能源发电和电网运行情况进行深入分析。最后从电网调度运行的角度提出保障极端天气条件下电网安全稳定运行的建议。     

谐波对电力设备的影响

在电力系统中,谐波源产生的谐波对电网本身的安全可靠运行造成严重威胁。介绍了谐波原理;给出了公用电网谐波电压（相电压）限值和注入公共连接点的谐波电流允许值;分析了公用电网中谐波电流和谐波电压对用电设备和电网本身的危害;阐述了抑制和治理谐波的几种方法。     

光伏发电超高次谐波发射特性及影响因素分析

由电力电子装置广泛应用带来的超高次谐波问题近年来引起关注,但光伏发电超高次谐波发射特性的研究仍不够充分。本文首先以采用双极性调制的典型电压源型逆变器为例分析其产生的谐波幅值及分布规律,确定了产生超高次谐波的直接影响因素:开关频率、调制比、直流侧电压;然后重点分析了滤波器参数、控制器参数、MPPT控制以及不同功率水平对超高次谐波的间接影响,给出了LCL滤波器参数选择依据;基于某光伏系统的实测数据,对光伏发电超高次谐波主要频率分布范围及总体含量进行量化分析。最后,基于Matlab/Simulink搭建了光伏发电系统的仿真模型对上述分析结果进行验证。     

可再生能源发电对电网调度运行的影响及对策

可再生能源发电的开发利用日益受到重视,其规模的扩大也给电网调度运行带来了新的课题和挑战。在分析可再生能源发电运行特点的基础上,归纳了其对电网运行的影响,并提出了可再生能源并网运行的相关对策。     

新能源发电并网对电网电能质量的影响研究

阐述了由于新能源并网发电系统出力的间歇性和不确定性等特点,接入电网后将对电网电能质量造成不利影响。利用风电场和光伏发电站的实测电能质量数据,从馈线稳态电压偏差、电压波动和闪变、频率质量以及谐波等方面,系统地分析了新能源发电站对电网电能质量可能产生的影响;结合仿真实例分析了不同穿透比例时新能源发电功率波动引起的电网频率波动,以及电网不对称故障使新能源发电机组产生的附加谐波电流。指出亟需建立新能源并网发电系统量测平台和综合评价体系。     

新疆电网风电调度计划研究及应用

新疆风能资源丰富,近年来风电发展迅速,风电不易调度的特点已对电网安全造成显著影响。为此,研究基于风电预测及风电接纳能力评估的风电调度计划制定模式,其中所建立的基于软件平台的风电调度计划系统计及地区风资源及电网特点,结合风电预测和火电机组开机计划,综合平衡电网的安全约束和常规机组调峰约束,并辅以功率控制手段,实现了风电调度计划制定的精确性和超前性。实际应用结果表明,该模式能够对日前发电计划安排和日内实时调度发挥前瞻性的指导作用。