新能源科技创新

正国网冀北电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司)新能源并网仿真实验室拥有多套RT-LAB仿真器、FPGA仿真模块及四象限功率放大器,具备完整的信号级和功率级半实物仿真测试能力,可广泛开展各类新能源并网仿真业务及研究,为新能源设备和控制系统的入网检测、功能拓展、性能提升等提供实验环境。实验室与多家新能源整机和变流器制造商及高等院校密切合作,已完成多台套新能源发电功率振荡抑制功能开发、新能源虚拟同步机功能验证、新能源场站AVC/AGC系统测试等仿真试验。     

适用于西北送端大电网新能源场站快速频率响应功能的入网试验方法

近年来,西北电网新能源装机已成为网内第二大装机电源,具有转动惯量的常规水、火电机组开机比例逐步下降,电网频率控制特性的结构性困境日趋明显。目前,西北电网已在全国率先启动新能源参与电网快速频率响应功能推广应用工作。当电网发生频率大扰动情况时,新能源场站能够参与电网一次调频,并对系统频率提供支撑,送端大电网一次调频能力显著增强。提出了一种针对送端大电网新能源场站快速频率响应功能的试验方法,通过对新能源场站进行频率阶跃扰动试验、模拟实际频率扰动试验、防扰动性能校验、自动发电控制(automatic generation control,AGC)协调试验,完成新能源场站快速频率响应功能检测,并首次在国内完成现场可行性验证。目前该方法已实际指导西北电网新能源场站快速频率响应功能入网检测工作。     

变压器油中溶解气体检测装置检验系统的研究及应用

结合电网设备状态检修和带电检测工作中开展在线监测装置和便携式检测装置检验的需求,在深入研究变压器油标准样品配制方法的基础上,研制出一套集"定量气体快速溶解法"、"母液稀释法"两种原理于一体的大容量新型变压器油中溶解气体检测装置检验系统。经测试证明:系统配制油样有较高的准确度和稳定性,具备操作简便、易于推广等优点。该系统的应用对电网范围内全面开展检测装置入网及运行中检验、提高充油电气设备监督和管理水平都具有重要意义。     

基于ELM预测模型的高比例新能源电网改进频率控制策略

高比例新能源电网中,功率与频率变化存在很强的非线性,自动发电控制（AGC）作为电网调节频率的主要控制手段,目前的控制方式无法很好地适应强非线性特性电网的调频需求。鉴于此,提出了基于极限学习机（ELM）预测模型的高比例新能源电网改进频率控制策略。其特点在于通过ELM算法和历史运行数据,建立电网功率变化与频率变化的实时频率预测模型,进一步基于预测模型分析AGC调节机组的调频能力,按照调频能力优化AGC的区域功率控制需求功率分配。其优势在于通过机器学习拟合频率非线性调节规律,优化AGC频率控制,提高系统频率调节的快速性和可靠性,从而提高含新能源电网稳定性。最后通过电网SCADA实际数据建立预测模型并验证其准确性和实时性,并通过应用实例证明所提策略可以实现快速稳定调频。     

湖北电网AGC实用化的措施和建议

介绍了1997年以来湖北电网AGC工作的状况以及开展AGC工作采取的措施,分析了湖北电网省间交换功率、峰谷差和装机容量给湖北电网的AGC控制带来的影响。针对湖北电网AGC网供计划所面临的问题,提出了解决问题的方案。     

山西电网AVC系统完成全覆盖

2012年12月14日，山西电网自动电压无功优化控制系统（AVC）成功解决火电厂在单元制接线方式下，不同机组之间无功出力不平衡问题，并且在“大运行”体系下协同山西电力科学研究院建立完善的AVC装置入网检测机制，突破AVC子站模型建立及装置与主站通信测试这一难关，形成入网检测环节完整闭环。     

舰船电站自动频载装置研究

采用集成电路实现舰船电站自动频载调节，从理论上分析了并联运行机组间的有功功率分配以及频差调节原理。论述了频差检测、功率差检测以及综合调差脉冲产生电路的工作原理、参数设计。通过理论分析，频差的控制与功率差的控制可以解耦单独控制.研制了一套可靠性高、调节方便的舰船电站自动频载控制装置。试验证明了理论分析的正确性。     

变电站综合自动化调试试验系统的设计与应用

针对河北省南部电网变电站综合自动化设备入网检测手段有限的问题,介绍变电站综合自动化调试试验平台,分析自动化设备入网检测方案和厂站监控系统软件版本库管理,为河北省南部电网变电站综合自动化设备入网检测和软件性能测试提供可量化的评估手段。     

自动发电控制在河北南部电网中的应用

结合在定联络线功率和频率偏差控制方式下的功率调整情况以及采用的A系列评价标准,分析了河北南部电网在AGC应用方面存在电厂投入AGC积极性不高、火电机组本身的调节特性、供热机组冬季调节容量变小和风电场对电网影响方面的问题.通过实际工作提出了应对措施:一是制定AGC机组运行标准和考核管理办法,定期对机组性能进行测试;二是按...     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。     

适应辅助服务市场化的自动发电控制调频容量实时计算方法

针对辅助服务市场化后自动发电控制(AGC)调频容量计算必须满足实时精细化的要求,从省级电网发用电平衡出发,通过分析影响调频容量需求的各种因素,提出了综合考虑负荷、新能源功率波动、联络线交换计划、机组发电计划及相关性能评价标准的AGC调频容量实时计算方法,并以华北某电网为例进行了算例分析,计算出该电网所需的AGC调频容量与电网实际运行情况相吻合,结果验证了该方法的有效性。     

直流系统附加频率控制器对AGC系统控制影响分析

区域电网采用特高压直流异步方式联网后,现有的自动发电控制（AGC）系统控制策略对异步联网电网的特高压直流频率控制（FC）的适应性问题已显现。为分析直流频率控制对AGC系统控制效果带来的影响,采用直流FC和AGC的准稳态模型分析了其交互作用的机理;基于电力系统全过程动态仿真程序（PSD-FDS）进行直流FC与AGC控制的动态过程仿真,在时域与频域内进一步分析了直流FC控制对电网AGC控制影响过程,提出了AGC控制策略优化建议。分析表明,直流FC的投入能够减轻频率的波动幅值,但是在严重故障下的功率缺失却需要AGC来承担;而在联络线频率偏差控制模式下,也需要考虑AGC与直流FC协调配合来避免AGC在故障下反向调节和频率恢复缓慢的问题。     

基于特高压功率与电网频率偏差的省级电网AGC复合闭锁策略研究

分析了省级电网AGC的特高压闭锁策略在电网频率调整方面的不足。在特高压闭锁策略基础上,提出一种结合特高压功率偏差与电网频率偏差的省级电网AGC复合闭锁策略。该策略在电网频率偏差调整与特高压功率调整相矛盾时,判断电网频率是否越限。若频率越限,开放省级电网AGC,优先恢复电网频率。频率恢复至限值内或频率未越限时,闭锁省级电网AGC,减小特高压功率偏差。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明,该策略能更快恢复电网频率,且不会过多增加特高压功率偏差,能兼顾电网频率调整与特高压功率调整。     

河南电网AGC工作的发展和规划

根据国家电力公司对电网AGC的要求，参照部颁设计规程，首次提出根据联络线交换功率的波动计算电网需要的AGC调节容量和调节速度。介绍了当前河南电网AGC的工作开展情况和近期的AGC规划。     

新能源功率预测系统研究分析

新能源装机具有间歇性与波动性,给电网的安全调度带来诸多问题.为此,文章设计了一套全新的新能源功率预测系统,系统包含场站建模、区域预测以及全网预测三个应用。     

快动缓回一次调频策略

针对传统一次调频策略普遍存在调频能力不足且容易引起调频装置剧烈振荡的问题,提出了基于频率偏差判断闭锁反向调节作用的"快动缓回"及"快动慢回"一次调频改进策略。该策略通过闭锁或限制与电网频率偏差反向的调频作用为电网贡献更多的调频电量,使一次调频更好地与二次调频(自动发电控制(AGC))相结合,从而更快地消除电网的频率偏差,提高电网频率的控制品质。通过合理设置调频增益等控制参数,对该方法在应用中易出现的功率过调或功率跳变问题给出了初步的解决办法。最后,将传统的一次调频策略与快动缓回一次调频策略分别应用于2台燃煤机组,并进行了试验。试验结果表明,所提的快动缓回一次调频策略既可为电网贡献更多的调频电量,又能减少发电机组的调频磨损,可达到"网源双盈"的效果。     

多目标及多约束条件自动发电控制系统的设计及应用

针对广义联络线外送、断面安全、新能源消纳等电网调度运行要求,结合新疆电网实际情况,设计了多目标和多约束条件的自动发电控制系统,通过划分自动发电控制系统(Automatic Generation Control,AGC)控制区、常规能源断面、新能源断面、混合断面,优化控制策略,实施发电能力探测和发电空间转移,实现了联络线功率控制、断面安全控制、新能源消纳空间拓展和现货交易实施。     

高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测平台的设计应用

文中工作的开展为解决中国光伏发电规模化接入的技术难题,掌握各类型电力电子接口的新能源发电装置检测技术,促进新能源发电装置设计水平,具有极大的意义。根据高海拔地区光伏电站的实际需求,笔者提出了一种采用电网模拟器作为扰动和高电压扰动源,同时实现频扰和高电压扰动等功能,可满足35 kV和10 kV的电压等级的检测要求。笔者设计的高海拔电网适应性移动检测系统,应用于4 000 m以下高海拔大中型光伏电站的移动检测,满足容量1.5 MW及以下光伏电站单元检测的要求,能够模拟电网稳态时的电压和频率扰动,检测光伏电站适应电网扰动的能力。该系统在青海海南州共和县黄河水电200 MW光伏电站开展了电网故障现场测试实验,验证了移动检测平台具有实际应用价值。     

新能源大规模并网环境下变电站防孤岛技术研究

针对新能源规模化并网给变电站带来的孤岛运行风险,研究基于电网拓扑和纵向通信的全站孤岛识别技术及相关切机策略。针对现有变电站新能源联切回路错综复杂的现状,基于电网拓扑模型,设计以联切矩阵为主的回路优化策略,建立联切间隔与新能源间隔之间的映射关系,大幅降低新能源间隔扩建时电网在运设备配合传动频率及后期运维难度。针对区域孤岛问题,提出基于多站信息融合的孤岛广域判别技术。采集并分析开关量、功率突变等关键信息,结合就地电气量变化得出可靠判别结果,避免新能源出力与孤岛负荷大体平衡时因无法快速识别孤岛带来的备自投及重合闸误动风险。研究表明,以联切矩阵为主的回路优化策略能大幅降低现场新能源联切回路数量,基于多站信息融合的孤岛广域判别技术可解决新能源出力与孤岛负荷大体平衡时孤岛识别问题。结合电网侧过/欠压及过/欠频等判据,形成完备的电网侧变电站反孤岛解决方案。     

变压器铁心接地电流在线监测装置现场检测浅析

针对变压器铁心接地电流在线监测装置很少开展现场检测工作,对四川某智能变电站的两套铁心接地电流在线监测装置进行了现场检测。检测发现这两台装置基本不能满足变压器铁心多点接地故障的监测、分析和判断的要求。鉴于检测结果,建议今后厂家提高变压器铁心接地电流在线监测装置的产品质量,用户加强装置的入网检测工作。