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。     

考虑直流联络线功率调整的跨区风电消纳模型

为了应对风电在西北地区难以大规模消纳带来的挑战以及当前跨区域电力外送方式存在的问题,考虑直流联络线功率调整以促进跨区域风电消纳成为目前的研究热点。首先以受端电网的直流接入量为目标,优化得到了其直流功率安全接纳限值;然后结合该值以送端电网内火电成本、弃风成本以及直流联络线功率偏差惩罚成本之和为优化目标,同时考虑直流联络线功率的优化以及送端电网内的安全运行约束条件,建立了一个混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming,M IQP)模型;最后以具有高压直流外送通道的西北某电网为例对模型进行了验证。仿真结果表明所提模型能够促进风电的跨区域消纳,提高互联系统的经济性。     

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。     

计及送受端新能源和负荷相关性高压直流功率修正方法

近年来,中国高压直流输电技术的快速发展,为中国跨区消纳新能源电力提供了有效手段。在研究新能源出力特性基础上,基于相关系数法研究了高压直流送端电网新能源和受端电网负荷之间的相关性,在保证直流联络线日交易电量不变的前提下,建立了直流有功功率修正量数学模型,考虑了直流功率调整的各种约束条件,提出计及送受端新能源和负荷相关性的高压直流功率修正方法,以促进新能源消纳并提高直流输电通道利用率。并基于某在运跨区高压直流送受端电网的实际调度运行数据开展算例分析,验证所提方法的有效性。     

强直弱交区域互联大电网运行控制技术与分析

结合华中西南电网运行实际,提出在特高压工程建设过渡期系统强直弱交背景下,区域互联大电网的主要运行风险和控制措施。首先阐述了华中西南电网的强直弱交、直流送受并重的结构特征,分析了华中西南强直弱交区域互联大电网的主要安全风险,包括特高压交流联络线功率波动、特高压直流故障、直流受端交流系统故障和送端500 k V交流系统故障,对比了交直流故障影响。最后,针对当前的运行风险,提出防控措施,主要包括运行方式预控、配置和优化安全控制措施、优化电网第三道防线等。     

大规模新能源基地经特高压直流送出系统中长期运行方式优化方法

大规模新能源基地经特高压直流送出是我国未来新能源消纳的重要形式，合理优化特高压直流中长期运行方式，是提高新能源基地外送消纳能力的重要基础。提出了基于时序生产模拟的大规模新能源基地经特高压直流送出系统中长期运行方式优化方法。首先，考虑生产模拟计算准确性与复杂度的要求，建立了不同类型光热电站、火电机组和储能电站的聚合运行模型；然后，考虑特高压直流运行模式、灵活调节性能和受端电网负荷调峰需求，建立了不含整数变量的特高压直流运行模型。最后，建立了以新能源最大化外送消纳为目标，考虑各类电源与特高压直流运行约束的中长期运行方式优化模型，提出了基于逐周计算的全年8760h生产模拟计算方法。算例基于含风电/光伏/光热/火电/储能的大规模新能源基地开展测试，结果表明所提出方法能够优化特高压直流年/月运行曲线，实现新能源的最大化外送消纳，计算准确性与效率能够满足工程实用性需求。     

以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式

在大规模新能源接入的互联电网中,充分利用直流联络线的调整能力,将极大地促进更大空间范围内的新能源消纳。为此,文中提出了一种以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式。该模式将联络线交换功率作为可优化的资源,在满足联络线功率调整各种特性要求的前提下,通过联络线功率的调整促进互联电网的新能源消纳。建立了直流联络线运行优化的数学模型,考虑了联络线功率调整的各类约束条件,包括日交换电量不变、联络线功率曲线阶梯化、短时间内不得反方向调节等。基于国内某跨区直流输电通道的实际运行数据开展了算例分析,计算结果表明了所提出模式的有效性。     

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。     

面向新能源消纳的电网互联通道规划

针对送端源荷失衡,新能源消纳能力不足及送、受端源荷分布时空互补的跨区域电网互联问题,提出了兼顾新能源消纳能力以及投资收益的电网互联通道双层规划模型。首先,建立了基于灰色关联分析法和新能源消纳能力的互联区域源荷时空匹配度模型。其次,兼顾技术经济约束,构建了提升新能源消纳能力的电网互联通道双层规划模型。其中,上层模型以新能源消纳能力最优为目标,通过互联区域源荷时空匹配度实现备选互联区域的优化组合;下层混合整数规划模型以互联通道的拓扑及容量为决策变量,以投资经济效益最优为目标,用于实现互联输电线路落点与参数的优化选择。最后,运用改进的混合遗传算法对模型进行了求解。研究结果表明:采用所提模型,风电–负荷匹配度达到了0.95,弃风率由23%降为14%。研究结果验证了所提方法的有效性。     

混合直流输电系统送端交流暂态电压特性研究

对于大规模新能源特高压直流外送系统,受端电网故障可能导致送端电网电压剧烈变化,严重威胁送端电网的安全稳定运行,因此送端电网暂态电压是直流输电系统适应性的重要考虑因素。混合直流输电结合了常规直流和柔性直流的优势。针对大规模新能源混合直流外送应用场景,首先介绍了两端混合直流输电系统典型拓扑,建立了相应数学模型,阐述了基本控制结构。然后分析了当受端交流电网发生短路故障,采用不同直流输电拓扑方案时送端电网的交流暂态电压特性。最后在PSCAD/EMTDC搭建了不同混合直流输电系统仿真模型,验证了上述分析的有效性。     

交直流混联大电网仿真技术现状及面临挑战

随着我国特高压交直流工程陆续投运,系统“强直弱交”问题突出,交直流、多直流、送受端之间的交互影响日益显著,电网运行复杂度迅速增加,对电网仿真的规模、精度和速度提出了更高要求。从电力系统建模、多时间尺度仿真、数模混合实时仿真3个方面梳理了仿真技术现状,针对交直流混联大电网发展需求,分析了仿真技术面临的挑战。指出提高直流、新能源、柔性交流输电系统（flexible alternative current transmission systems,FACTS）和负荷等复杂模型的建模精度,扩大电磁暂态仿真规模,提高大规模电网仿真效率,将是提高大电网仿真能力的研究重点。     

交直流混联电网下直流输电系统运行面临的挑战及对策

目前,国家电网公司已经投运了十三回特高压直流输电工程和多回常规直流、柔性直流工程,实现了大区电网之间利用远距离直流和背靠背直流的异步互联,形成了复杂的大型交直流混联系统.该文从直流输电控制保护基本特性出发,分析了直流系统与交流系统、直流系统与新能源之间的相互影响以及直流系统对电网三道防线的影响,总结了近年来由于多回大容...     

跨区直流外送模式对新能源消纳的影响分析及应用

随着新能源并网容量的不断增加,新能源消纳矛盾日渐突出,跨区直流的应用有利于在更大范围内消纳新能源。目前,直流外送交易模式分为中长期外送交易和富余可再生能源跨区现货交易2种,为了研究这2种不同外送模式对新能源消纳的影响,在新能源消纳时序仿真模型基础上,建立了考虑中长期外送交易和可再生能源跨区现货交易2种交易模式的新能源消纳模型,利用该模型分析了不同交易模式对新能源弃电率、外送中的新能源成分、新能源发电量占总发电量比例、直流利用时长等指标的影响。基于西北某省的实际数据开展仿真计算,验证了所提模型的有效性,并应用模型和研究结论对该省的直流计划进行了优化安排,在保证直流利用时长的前提下有效降低了新能源弃电率。     

考虑条件控制断面的跨区高压直流发输电系统发电计划模型

清洁能源基地的高压直流外送计划较少考虑受端电网的用电需求,随着外送规模的不断扩大,给受端电网带来较大的安全稳定运行压力。为此,文中提出了一种考虑条件控制断面的跨区特高压直流发输电系统与受端电网系统联合优化的发电计划模型。建立了特高压直流功率的步长调整模型,其满足了高压直流联络线运行的各项要求,充分发挥了高压直流联络线可灵活调节的特点,提高了直流联络线计划的可执行性。另一方面,建立送端梯级水电站联合调度模型来满足水电机组振动区特性等各项运行约束,并保证清洁水电资源的优先发电与水电计划的工程实用性。更进一步,建立条件控制断面模型,其能有效处理断面限值与机组开机台数耦合的问题,保证直流功率相关断面的安全稳定运行。基于国内某跨区互联电网系统的实际数据,验证了该模型的有效性,所提方法可促进清洁能源跨区大范围消纳,降低大电网供电成本,并缓解受端电网安全稳定运行压力。     

国网“十三五”规划电网面临的安全稳定问题及对策

中国能源资源与生产力逆向分布,能源基地距离负荷中心1 000~4 000 km,必须实施能源大范围优化配置,才能保障能源供应。“十三五”期间,特高压步入加速发展的快车道,国家电网（不含南网）将形成“三送端（西北、东北、西南）、一受端（华北—华中—华东）”的规划电网格局,将出现交直流并列运行、多直流集中馈入受端等特征。直流输送容量的提升和大容量特高压变压器的应用使电网安全稳定性面临新的挑战,多回直流集中送电“三华”负荷中心也对送端电网的频率稳定水平提出了更高的要求。依托国家电网仿真中心,从短路电流、静态安全性、暂态稳定性、动态稳定性、电压稳定性等方面进行安全校核,结果表明,通过构建“强交强直”电网格局、采用交直流协调控制策略、适时解开1 000/500 kV电磁环网等对策,可有效解决国网“十三五”规划电网面临的主要安全稳定问题。