直流系统对含大规模风电场交流系统的影响

随着西北网750kV主网的建成及新疆"风火打捆"直流外送的实施,新疆电网已形成了交直流混联的系统。为了分析直流系统对大规模风电场交流系统的影响,针对大规模直驱风电场与火力发电厂打捆并网后直流外送的输电方案,构建了含交直流系统的网络拓扑结构,建立了大规模直驱风电场及直流输电系统的数学模型。基于PSCAD/EMTDC软件,仿真并分析了:直流系统对含大规模风电场的交流系统的影响,以及直流系统不同的控制方式、不同的无功补偿容量、直流故障、交直流比例对交流系统及风电场稳定性的影响。     

考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法

针对由于风电不确定性而造成风火打捆外送方式下系统弃风限电风险问题,提出了一种考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法。首先,根据风电功率预测误差Beta分布模型,建立了风电实际可发电功率的概率分布模型,量化分析风电功率不确定性对风火打捆外送方式下的系统弃风限电风险影响机理;引入多目标优化理论,以风电外送消纳电量最大、系统综合弃风限电风险值最小为优化目标,以风电、火电出力计划为优化控制变量,以风电实际可发电功率为随机变量,构建了风火打捆外送多目标优化调度模型;引入概率序列理论,将不确定性优化模型转化为确定性模型求解。通过算例仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。     

风火打捆外送下风电对电网暂态失步的影响分析

为了研究双馈感应机型风电场对风火打捆外送系统暂态失步特性的影响,利用PSD-BPA仿真平台建立了风电场动态模型及风火打捆外送系统,从风电接入容量、风电无功电压运行方式、不同故障地点及风电场距离并网点位置4个方面仿真分析了风电场对系统失步特性的影响。揭示得到如下的影响规律:风电接入容量越大、风电恒电压运行方式、风电接入距离故障点较远、风电场距离并网点较近对风火打捆送端系统的暂态稳定性更有利。     

哈郑风火打捆特高压直流外送电压稳定性分析

针对新疆电网弱送端风火打捆特高压直流外送系统,利用DIg SILENT/Power Factory建立包含哈郑直流输电系统的电网模型,研究不同网源无功分配比例对风火打捆直流外送系统静态电压稳定性和暂态电压稳定性的影响。仿真计算结果表明,稳态工况下,直流配套火电机组输出较大无功功率,有助于提高发生短路故障暂态电压稳定性;交流滤波器输出较大无功功率,有助于清除短路故障后的电压恢复。若交流网与送端换流站无功交换值由原来的1 200 MVar设为8 00 MVar,则有助于提高哈郑直流外送系统的静态以及暂态电压稳定性。     

含频率控制的高比例风电经LCC-HVDC外送系统的机电稳定性分析

在含频率控制的风电机组经换流器高压直流输电系统（LCC-HVDC）外送的场景中,电力电子设备与同步机交互作用可能产生新的机电稳定性问题。围绕含频率控制的高比例风电经LCC-HVDC外送系统的机电时间尺度稳定性分析,建立了含高比例风电的两区四机系统经LCC-HVDC外送的全系统机电时间尺度模型,充分刻画了低频段内设备之间的耦合特性;研究了不同物理场景下风机的频率控制对直流外送系统送端电网机电振荡模式的影响,并进一步分析了直流输电频率限制控制的投入对系统机电时间尺度振荡的影响。最后,通过两区四机经LCC-HVDC外送系统时域仿真验证了理论分析的准确性。     

风火储氢碳多能耦合打捆送出模式研究

[目的]为在通道建设空间受限的情况下坚实城市负荷中心能源供给保障并实现海上风电大规模送出与消纳,提出一种风火打捆、多元耦合的系统建设运行模式,并结合项目对该模式进行理论分析与仿真验证。[方法]在研究过程中,设置风火分别送出、风火打捆送出但运行不耦合、风火打捆送出且运行耦合、风火氢碳耦合送出4种仿真试验方案,并依托HOMER软件环境及粒子群算法对试验方案进行系统运行仿真与指标测算。[结果]测试结果表明：通道总规模在未采用风火打捆送出模式时比采用风火打捆送出模式时高2.2 GW,通道平均利用率59%,比采用风火打捆送出模式时低21%～23%;风电与火电共用送出通道但运行不协同产生弃风量合计164 GWh;风火建设打捆且运营协同时可实现零弃风,并减少单位供电碳排放下降30～33 g/MWh。[结论]风火打捆、多元耦合的绿电送出及系统运行方式可行且有效,对海上风电项目的规划建设具有指导意义。     

西北电网外送暨宁东—山东±660kV高压直流联网示范工程浅议

分析了西北与华北电网宁东-山东±660 kV高压直流输电工程中的近10项"世界第一"技术创新特点,从系统联网角度阐述了该工程建设的经济和社会效益.根据国家"西电东送"战略要求.通过国家电网的统一规划、建设和调配,西北750 kV骨干电网作为"三华"送端电网的格局已经形成,该直流联网示范工程将西北黄河上游水电、宁东火电打捆外送,对于西北地区煤电、水电、风电等能源大规模外送具有显著的示范作用,将实现更大范围的能源资源优化配置与利用.     

西北电网外送暨宁东—山东±660 kV高压直流联网示范工程浅议

分析了西北与华北电网宁东-山东±660kV高压直流输电工程中的近10项“世界第一”技术创新特点．从系统联网角度阐述了该工程建设的经济和社会效益。根据国家“西电东送”战略要求,通过国家电网的统一规划、建设和调配,西北750kV骨干电网作为“三华”送端电网的格局已经形成,该直流联网示范工程将西北黄河上游水电、宁东火电打捆外送,对于西北地区煤电、水电、风电等能源大规模外送具有显著的示范作用,将实现更大范围的能源资源优化配置与利用。     

大规模风电并网对宁夏电网失步振荡的影响

大规模的风电接入会使宁夏电网产生失步振荡。针对此问题,文章利用PSD-BPA建立宁夏"风火打捆"等值单机无穷大系统,从风电接入比例、有无无功补偿以及运行方式3个方面对系统失步振荡特性进行仿真分析,并给出外送断面配置的失步解列装置的响应及动作的情况;然后,结合风电场接入宁夏电网实例,进一步进行仿真验证。结果表明,风电并网容量越多,风电场具备无功补偿时,或在恒电压运行方式下有利于抑制电网失步振荡,提高电网稳定性。     

基于超导磁储能系统的双馈风机协同故障穿越策略

在大规模风电基地通过高压直流输电远距离送出背景下,闭锁、换相失败等直流故障会在送端产生暂态电压扰动导致风机连锁脱网,严重威胁系统的安全稳定.建立风电外送系统模型,结合过电压下双馈风机的暂态响应分析,揭示了直流闭锁导致双馈风机连锁脱网这一过程的内在机理;进一步地,提出一种基于超导磁储能系统和改进风机控制协同的故障穿越策略...     

含VSC-HVDC的交直流混合系统的状态估计解耦迭代算法

针对以电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)为基础的新一代高压直流输电,推导了直流系统的数学模型,以状态估计为着眼点,建立了交直流混合系统的状态估计模型,并在此基础上提出了一种解耦迭代算法。该算法根据雅克比矩阵的特点,运用数学方法对交流子系统和直流子系统进行严格解耦,从而将交直流混合系统分为交流子系统和直流子系统2部分,实现了交、直流子系统的分开迭代求解。计算过程中未做任何假设,因此完整计及了交、直流子系统间的耦合性,算法精度高,同时该算法在编制程序时可以充分利用纯交流系统的状态估计程序,因此具有良好的继承性。IEEE 14、IEEE 30、IEEE 57节点测试系统的仿真结果表明了所提算法的有效性。     

基于HVDC技术的系统黑启动方法

当今电力系统中高压直流技术已得到了广泛的应用。高压直流系统具有与交流输电系统不同的功能和特性,目前电力系统呈现出交直流混联的特点。文章研究了基于高压直流技术特征的黑启动策略,首先简单回顾了不同高压直流系统的结构及控制策略,并基于两种目前最广泛应用的高压直流技术,即电流源型高压直流以及电压源型高压直流技术,对高压直流系统的黑启动能力及顺序进行了研究。另外,对采用结合STATCOM的LCC-HVDC以及VSC-HVDC技术联网的风电场,文章通过PSCAD/EMTDC对其黑启动过程进行了仿真并比较验证了两种技术的动态性能。     

基于风电概率预测的风电场调频容量估计方法

考虑风电的不确定性,提出一种基于风电功率概率预测区间和储能设备的风电场调频容量估计新方法。首先基于风电场弃风数据,利用粒子群算法得到风电场储能系统容量配置;然后建立Copula分位数回归模型求得日前风电功率预测区间;最后结合日前风电限值和不同置信概率下的风功率预测曲线产生最优调频容量估计。风电场实际数据的仿真证实所提方法的有效性,可为风电场调频能力研究提供有益的探索。     

联合动态无功补偿系统在风电场中的应用研究

针对目前风电场单独采用静止无功补偿器（SVC）或静止无功发生器（SVG）的缺陷,设计了一个由大容量SVC和小容量SVG组成的联合动态无功补偿系统。首先,阐述了联合动态无功补偿系统的结构;其次,对本文采用的无功协调控制策略进行了分析;最后,结合实际风电场参数,对联合动态无功补偿系统进行了仿真实验分析。实验结果验证了联合动态无功补偿系统补偿的有效性和合理性。     

南澳海上风电换流站电气接线方案研究

详细介绍了国内首个多端柔性直流工程——广东南澳大型风电场柔性直流输电示范工程,介绍了柔性直流输电的系统接入方案、运行方式,详细阐述了柔性直流换流站的系统结构以及双换流器的拓扑结构,并提出了需要进一步研究的技术方向。     

Coordinate control strategy for stability operation of offshore wind farm integrated with Diode-rectifier HVDC

Due to low investment cost and high reliability, a new scheme called DR-HVDC (Diode Rectifier based HVDC) transmission was recently proposed for grid integration of large offshore wind farms. However, in this scheme, the application of conventional control strategies for stability operation face several challenges due to the uncontrollability of the DR. In this paper, a coordinated control strategy of offshore wind farms using the DR-HVDC transmission technology to connect with the onshore grid, is investigated. A novel coordinated control strategy for DR-HVDC is proposed based on the analysis of the DC current control ability of the full-bridge-based modular multilevel converter (FB-MMC) at the onshore station and the input and output characteristics of the diode rectifier at the offshore. Considering the characteristics of operation stability and decoupling between reactive power and active power, a simplified design based on double-loop droop control for offshore AC voltage is proposed after power flow and voltage–current (I–V) characteristics of the offshore wind farm being analyzed. Furthermore, the impact of onshore AC fault to offshore wind farm is analyzed, and a fast fault detection and protection strategy without relying on communication is proposed. Case studies carried out by PSCAD/EMTDC verify the effectiveness of the proposed control strategy for the start up, power fluctuation, and onshore and offshore fault conditions.     

短路故障清除时刻直驱风电机组机端暂态过电压研究

大规模风电汇集地区的配套火电机组少,属于交流弱电网,故障后暂态过电压问题严重。2011年至今,中国西北、东北、华北等多个区域电网已经发生了数十起风电暂态过电压脱网事件,且事故中,故障恢复过电压引发脱网的风力机占比很高,其过电压程度直接影响风电场的开机容量。针对该问题,该文基于典型低电压穿越策略建立永磁直驱风电机组（PMSG）并网模型,研究弱电网条件下送出线路短路故障清除时刻PMSG机端暂态过电压的影响因素。结果表明,PMSG暂态过电压与风电机组容量、电压跌落程度及锁相环动态特性等因素有关,根据某实际直驱风场搭建仿真系统模型验证了该结论。     

面向电网稳定性的智能化直流输电控制系统

为了更好地进行能源调配,我国正开始建设坚强智能电网,直流输电控制系统应实现更多系统层的控制功能。智能电网中的直流输电系统的根本控制目标是保障电网整体的自适应和自愈性。为了实现这一目标,需要从直流输电控制的可观测性入手增加控制观测量,引入合理的集控、协调控制理论作为支撑,完善控制输出环节,实现对电网的有效控制。控制的实时性和决策能力是智能化直流输电控制的核心。从可观性、可控性、实时性、自适应性角度分析,提出了面向电网稳定性的多智能体智能化直流输电控制技术框架,为直流输电系统级控制技术的发展提出了思路。     

考虑大规模风电接入的电力规划研究

由于风电出力的不确定性、反调峰性和风电场选址的限制等问题,大规模风电并网后要求电力系统留有更多的备用电源和调峰电源,且电网结构薄弱远距离输送能力有限,使得多数风电场出力无法被消纳,对系统的稳定运行、电源规划和电网规划等方面造成了很大的负面影响,阻碍了风电的规模化应用。分析了大规模风电接入对系统可靠性、系统备用以及运营成本等带来的挑战,从电力规划角度回顾和评述了国内外风电接入系统在电源规划、电网规划以及电源电网协调规划等领域的研究进展和研究现状,明确了该领域的研究重点和研究方向。     

电池储能系统参与电网调频的优势分析

针对目前因大规模新能源并入电网等而引发的频率稳定问题,对传统调频技术存在的固有缺陷、大规模风电并入电网影响频率稳定的规律进行了分析。基于电池储能系统功率-频率特性、响应快与短时功率吞吐能力强的优点,分析得出电池储能系统适合作为新的辅佐传统电力一、二次调频技术的新手段。与传统调频机组在调频效果上的定量比较,以及国内外政策的分析,来论证电池储能系统参与电网调频的优势与前景。