计及DSSC的含新能源电网静态电压稳定性分析

受大规模新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,高渗透率新能源并网后的静态电压问题逐渐影响到电力系统的安全稳定运行。伴随着电力电子器件的发展,柔性交流输电技术(flexible AC transmission system, FACTS)在调节线路潮流、改善静态电压稳定性方面的研究更加深入。文章探讨计及分布式静态串联补偿器(distributed static series compensator, DSSC)的新能源电网静态电压稳定性,从系统静态电压稳定性方面评估DSSC发挥的潮流控制效能。首先分析DSSC的等效电路及工作原理,并基于DSSC的等效功率注入模型得到潮流计算方程;其次,基于潮流计算方程提出能够反映系统静态电压稳定性的效能评估指标,计算分析接入不同容量新能源对静态电压稳定性的影响;最后通过IEEE 30节点系统对所提方法进行仿真验证,结果表明,DSSC能够有效调节薄弱节点电压,提升新能源电网的安全稳定性。     

计及SSSC的高渗透率新能源电网静态电压稳定特征研究

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,高渗透率新能源逐渐影响到电力系统的安全稳定运行。同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网后的静态电压问题更加突出。探讨分析了计及静态同步串联补偿器（SSSC）的高渗透率新能源电网系统静态电压稳定特征,从系统静态电压特征方面评估SSSC发挥的潮流控制效能。首先分析了SSSC的等效电路及工作原理,并基于SSSC的等效功率注入模型得到潮流计算方程;其次,基于潮流计算方程提出能够反映系统静态电压稳定特征的效能评估指标,并计算分析接入不同容量新能源对静态电压稳定特征的影响,以及SSSC对新能源并入电网后薄弱节点静态电压稳定特征的影响;最后通过仿真验证,安装SSSC后能够改善新能源电网薄弱节点的电压稳定问题,提升电力系统运行时的安全稳定性。所提方法具有快速简洁的特点,并且具有一定的工程应用价值。     

支撑碳中和目标的电力系统源-网-储灵活性资源优化规划

2020年9月,中国提出将努力争取2060年前实现碳中和。大力发展风电、光伏高比例并网的新能源电力系统,是实现碳中和目标的重要途径。由于新能源发电具有波动性和随机性,因此需要提升系统灵活性以保障高比例新能源电力系统的安全、可靠和经济运行。以实现2060年碳中和目标为边界,采用内嵌全年8 760 h全景时序生产模拟的电力规划模型与方法,考虑各类灵活性资源约束,从不同时间和空间尺度统筹优化新能源电源、储能及电网互联容量,为实现碳中和目标提供可行方案。在此基础上,开展系统弃电率、新能源电源装机、储能配置及电网互联容量灵敏度分析,进一步论证模型方法的有效性,并量化分析高比例新能源电力系统源-网-储协同规划的效益。     

浙江电网输电线路智能化建设分析

输电线路智能化建设是构建智能电网、满足新能源发展需要、实现能源资源大范围优化配置的关键环节之一。介绍了浙江电网输电线路智能化的建设目标及规划方案;结合应用实例,从输电线路状态监测系统、直升飞机智能巡检系统、地理信息系统（GIS）、输电设备状态评价等方面,分析了支撑浙江电网输电线路智能化建设的关键技术,指出了输电线路智能化建设对提高输电线路检修工作效率和运行管理水平具有重要意义。     

风–光可再生能源场站群分层分区并网规划方法

在碳达峰、碳中和目标的驱动下，风电、光伏等新能源发电快速发展，大规模、集群化和分层分区并网是重要的发展方向。针对新能源大规模并网造成的电力系统潮流波动和电压偏移等问题，提出一种风–光新能源场站群分层分区并网规划方法。考虑电网拓扑结构和输电线路阻抗，基于图论对电网进行分区，构建包含电压偏移、潮流波动和经济运行指标在内的新能源接入电网多指标评估体系，以弃风弃光量最小为目标建立新能源分层分区并网规划模型。采用交流潮流二阶锥近似方法对模型进行简化，求解各项评估指标，结合TOPSIS综合评价法对所有可行方案进行评估，确定最优接入方案。最后，以IEEE 39节点系统为基础算例，验证了所提规划方法的有效性和实用性。     

计及高比例新能源电网分区的输电线路功率双层优化模型

随着波动性极强的风光电大规模并网,高比例新能源电网中输电线路常常呈高传输功率峰谷差、低输电效率的状态,影响电力系统的安全稳定运行和新能源的大规模消纳。为此,提出分区分层优化输电线路功率的思想。首先,利用所提指标对电网进行分区,使区间联络线成为电网中待优化输电线路。在分区基础上建立区间-区内双层优化模型,上层模型用以确定传输功率峰谷差最小且输电效率最高的区间联络线期望功率,下层模型引入区内源荷运行约束,寻找最大程度实现联络线期望功率下系统运行成本最小的源荷协调调度计划。分别选用NSGA-Ⅲ-DE算法和NSGA-Ⅱ算法迭代求解上下层模型。最后,通过甘肃电网实例仿真,证明了所提模型的可行性和有效性。     

采用源流路径电气剖分信息的DSSC成本分摊研究

分布式静止补偿器(DSSC)是一种新型的解决线路阻塞的分布式柔性交流输电(D-FACTS)设备。为研究DSSC参与阻塞调度后的成本费用分摊问题,提出了一种基于电气剖分方法的DSSC成本分摊策略。利用电气剖分信息量确定引起线路阻塞的电源和负荷并定量计算相应源荷的阻塞责任因子,并依据阻塞责任大小将DSSC的成本费用分摊到各电源和负荷上。最后基于IEEE 39节点系统进行仿真验证,算例结果表明本文所提方法能通过电源和负荷参与成本分摊合理地回收DSSC的成本费用。     

基于改进粒子群算法的固态变压器在电网中的配置研究

作为能源互联网的关键电气设备之一,固态变压器在可再生能源的消纳、电力灵活变换中发挥着重要作用。该文提出在系统中配置固态变压器来解决因大规模分布式电源并网造成的输电线路过载和电压过低问题。在此基础上,采用一种改进粒子群算法对固态变压器的安装位置和容量大小进行优化。最后,在一个4机12节点系统中验证了配置固态变压器能够提升新能源渗透率较高的电网的稳定性和粒子群算法解决固态变压器配置问题的有效性。     

基于双二阶广义积分器的DFIG次同步振荡抑制策略

新能源发电并网渗透率逐步提高,风电并网容量不断扩大.如何提高风电场并网稳定性以及提升电网稳定性是未来智能电网的主要问题.随着国内特高压线路的建设,远距离输电成为主要的发电形式,因此需要在线路中加入串补电容提升电能质量,此时风电场的DFIG机组更易发生次同步振荡,影响电网的稳定性.通过建立DFIG数学模型,对其控制策略及...     

适应高比例新能源直流外送输电能力提升的分布式调相机配置方法研究

特高压直流送出是我国大规模可再生能源消纳的重要输电形式。在新能源高渗透率地区，直流故障后新能源的暂态过电压问题已成为制约新能源外送能力的主要因素。对新能源外送系统的分布式调相机配置方法进行研究，结合限制故障影响范围制定初步配置方案，并以新能源脱网站点的短路比为参考指标对初步配置方案进行优化完善。针对某实际电网的算例仿真表明，最终配置方案可有效提升网内新能源的消纳能力，且推荐的新能源汇集站点分布式调相机配置比例可用于指导后续电网实际规划和建设工作。     

分布式柔性交流输电系统静止串行补偿器的研究

分布式柔性交流输电系统是FACTS技术的最新发展方向,该技术通过将大量静止串行补偿器分布挂在电力传输线上实现对传输网络的潮流控制,减轻拥塞,限制环流,增大电力传输能力.本文对这种分布式静止串行补偿器的结构及原理做了简要介绍,设计了基于有源可变电感的分布式静止串行补偿器.仿真和实验表明,该补偿器具有良好的潮流控制作用,结构特点满足分布式FACTS需要.     

大型并网风电场和光伏电站内动态无功补偿的应用技术分析

为了研究并网风电场和光伏电站内应用全容量SVG(Static Var Generator)动态无功补偿的必要性和特别要求,重点从调节特性与响应速度等性能指标对比研究了SVC(Static Var Compensator)和SVG两种型式的动态无功补偿装置。针对甘肃已并网多个新能源项目,分析了大型风电场升压站在无功配置方案和无功补偿设备运行方面存在的误区和一些细节问题,并结合典型事故进一步分析了电网故障情况下SVG对系统无功和电压的支撑作用。同时,研究了集中并网光伏电站内SVG的选型和典型电气接线方案以及SVG在实际工程应用中的常见故障问题,对类似工程具有指导意义。     

基于STATCOM/ESS的光伏低压穿越控制策略

为了提高光伏并网系统的低压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,将储能系统(Energy Storage System,ESS)和静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)组成新型功率补偿装置STATCOM/ESS引入光伏并网发电系统。当电网侧发生电压跌落时,STATCOM/ESS不但提供的无功功率可以支撑并网点电压,同时吸收多余的有功功率避免对光伏发电系统的危害,电压恢复后将储存的能量返送回电网,高效利用能源。为便于功率双向流动,STATCOM与ESS之间采用双有源主动桥(Dual Active Bridge,DAB)直流变换器连接。针对DAB变换器,提出一种改进的双移相控制策略,来减小DAB变换器的回流功率。仿真结果表明,提出的控制策略在一定范围内将回流功率限制为零,显著提升光伏并网系统的低压穿越能力,提高光伏并网系统的稳定性,具有良好的灵活性和优越性。     

弱电网下采用SVC与SVG补偿后新能源并网变换器的功率传输特性分析

在大规模新能源集中接入电网时,因弱电网线路的无功消耗会导致新能源并网点电压下降。为保证新能源的有效送出,在新能源并网点会集中接入SVC/SVG等无功补偿装置。然而,无功补偿对新能源并网变换器在弱电网条件下功率传输能力的提升力度及关键影响因素尚不明确。该文以新能源并网变换器为研究对象,首先分析它在不考虑无功补偿条件下并入弱电网时的功率传输特性,并重点探讨其极限输出功率的形成机理及其关键影响因素;其次,分析所接入的2种典型无功补偿装置(静止无功补偿器(static var compensator,SVC)和静止无功发生器(static var generator,SVG))的工作机理,研究考虑无功补偿后新能源并网变换器的功率传输特性,并分析其极限输出功率与短路比、无功补偿装置容量、无功补偿装置类型的约束关系;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证论文理论分析的正确性。     

含大规模光伏并网的弱送端系统的电压稳定性

随着新能源电力的蓬勃发展,中国西北地区的高压直流送端系统逐渐呈现出新能源占比高、交流网架薄弱、转动惯量小等特征,由此引发的弱送端系统电压稳定性问题不容忽视。首先,从含大规模光伏并网的弱送端换流母线静态电压调节灵敏度出发,推导了影响换流母线电压稳定性的因素。进而设计了光伏并网临界容量的计算流程,为光伏场站选址定容提供依据。提出了送端综合短路比指标（sending-end comprehensive short circuit ratio,SCSCR）,用来描述含大规模光伏并网的弱送端交流系统的支撑强度。比较了SCSCR、短路比、有效短路比等指标,结果表明SCSCR与弱送端系统静态电压稳定性更具相关性。SCSCR指标可以简化弱送端系统电压稳定性的分析过程,指导高比例新能源外送系统的电源组织与拓扑设计。     

基于STATCOM/BESS强化风机VSG虚拟惯性的协同控制方法

为了解决风电并网系统在频率波动时缺乏足够的频率支撑能力这一问题,在风电机组主控引入虚拟同步发电机(VSG)算法,采用储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS)为风电机组的旋转动能提供能量来源以强化系统的虚拟惯性。根据频率偏差与频率变化率,在考虑蓄电池(BESS)荷电状态的情况下,调整STATCOM/BESS工作模式,以实现虚拟转动惯量的自适应变化。通过对风机VSG构造的小信号模型进行分析,确定了虚拟转动惯量的整定原则,进一步给出了BESS容量配置的合理范围,并结合经济性说明BESS容量配置的优化方法。利用PSCAD/EMTDC得到的仿真结果表明,所提的方法能有效改善频率的动态响应,提高风电并网系统的频率支撑能力。     

基于超级电容器储能的STATCOM对直驱风力机并网性能改善的研究

本文主要研究了采用基于超级电容器的静态同步补偿器(STATCOM)的永磁(PMSG)直驱变速风力机控制策略。基于Matlab/Simpower实现对风力发电机侧整流器最大功率提取、电网侧逆变器和STATCOM的控制策略,采用不同容量超级电容器储能的STATCOM系统在电网出现故障或者受到干扰时提升风力发电系统稳定状态和动态性能。大量仿真结果表明:与传统的STATCOM相比,采用基于超级电容器的STATCOM能有效改善并网过程中出现的电压闪变及波动,减小频率的波动,并能对故障期间的电流进行有效控制,从而较为显著地改善了直驱风力发电系统的有功、无功功率,提升了风电并网系统故障穿越能力和动态性能。     

含大规模光伏并网的弱送端系统的电压稳定性

随着新能源电力的蓬勃发展,中国西北地区的高压直流送端系统逐渐呈现出新能源占比高、交流网架薄弱、转动惯量小等特征,由此引发的弱送端系统电压稳定性问题不容忽视。首先,从含大规模光伏并网的弱送端换流母线静态电压调节灵敏度出发,推导了影响换流母线电压稳定性的因素。进而设计了光伏并网临界容量的计算流程,为光伏场站选址定容提供依据。提出了送端综合短路比指标（sending-end comprehensive short circuit ratio,SCSCR）,用来描述含大规模光伏并网的弱送端交流系统的支撑强度。比较了SCSCR、短路比、有效短路比等指标,结果表明SCSCR与弱送端系统静态电压稳定性更具相关性。SCSCR指标可以简化弱送端系统电压稳定性的分析过程,指导高比例新能源外送系统的电源组织与拓扑设计。     

电化学储能在保底变电站中的配置方案与控制策略

开展保底电网的研究是落实国家能源局关于坚强局部电网规划建设实施方案的重要举措,储能技术的应用可完善严重故障下保底电网按局部电网独立运行的能力。针对这一问题,提出了一种电化学储能在保底变电站中的配置方案与控制策略。首先,探讨了电化学储能在保底变电站中的接入方式,并根据灾害期间的供电负荷发展水平制定了电化学储能的容量配置方案;然后,提出了电流补偿方法、相位补偿方法以及相位预同步方法等,以实现保底变电站在并网转孤网、孤网转并网运行期间的平滑切换,完善了储能系统的抗灾控制策略;最后,以广东沿海某地区电网的保底变电站为例仿真验证了所提方法的有效性。     

低输入直流电压的单级双向并网变换器设计

为了实现储能系统接入电网,设计了一种可接入低直流电压的双向单级并网变换器。所提出的双向并网变换器包含了1个双向直流变换电路和1个全桥电路。双向直流变换电路具有升压和降压调节能力,可在低输入直流电压和整流后的正弦电压之间执行双向功率转换。全桥电路基于前馈标称电压补偿器和重复控制算法将整流后的正弦电能并入电网,前馈标称电压补偿器通过预设工作点减轻了电网电流控制的负担,重复控制算法实现了对电网电流的精确控制。搭建了250 W的双向单级并网变换器样机实验平台并开展了相关实验,实验结果验证了新型的变换器具有较高的电能质量、效率,以及较好的控制性能。