考虑负荷频率特性的新能源场站一次调频控制方法

随着大容量高比例的新能源集中接入电网,传统电网可用的频率响应资源占比逐步减少。为了充分发挥新能源场站参与电网快速一次调频的潜力,提高电网的电能质量,在新能源场站常规有功-频率下垂控制方法基础上,提出了一种考虑负荷频率特性的新能源场站一次调频控制方法,该方法提高了系统频率的抗扰动能力。采用MATLAB/Simulink对典型负荷频率特性的新能源场站一次调频控制方法进行了仿真验证,结果表明所提出的控制方法可以显著提高系统频率稳定性,对新能源场站一次调频具有重要参考意义。     

基于直流闭锁事故的华东电网频率特性及控制措施

随着区外直流馈入规模不断增加,华东受端电网频率稳定支撑特性逐渐下降。针对2016年华东电网两起实际直流闭锁事故,开展受端电网频率稳定特性仿真,通过调节全网发电机一次调频特性,再现特高压直流闭锁后系统频率响应过程。在此基础上,开展汛期低谷方式下华东最大单回及两回直流闭锁后频率稳定仿真。仿真结果表明,当前电网一次调频能力不足,直流闭锁后存在低频减载动作风险。针对上述问题,华东电网已经开展频率紧急协调控制系统建设工作,通过系统仿真进一步验证相关控制措施的有效性。相关研究方法和结论已应用于华东电网频率仿真分析和事故预案制订,以提高直流闭锁后的风险抵御能力。     

计及负荷频率特性的风水电系统频率特性分析

随着新能源占比的升高，在水电资源丰富的云南电网中，依赖传统机组一次调频已不能满足云南异步联网系统频率稳定性的要求。针对大型水电水锤效应引起的功率反调问题，提出了一种计及负荷频率特性的风储联合调频控制策略。首先建立了传统电源（水轮机）、双馈风机、储能系统、综合负荷的频域模型传递函数；然后采用直流潮流法简化电网，得到了负荷扰动下风储节点频率响应解析式。在电力系统仿真程序PSD\|BPA中搭建含风储、水机、负荷的四机系统。通过对解析式的理论分析和四机系统的仿真验证，分析了静态负荷模型比例、频率特征参数以及储能占比等因素对系统频率的影响。结果表明，计及负荷频率特性的风储联合调频能有效减小系统频率偏差。     

基于变下垂系数的风电全直流输电系统一次调频协调控制策略

风电场经直流汇集-直流送出的风电全直流输电系统中,直流系统的存在会解耦风电场和受端电网的频率耦合,在传统控制策略下对受端电网频率支撑能力弱。为此,提出一种针对风电全直流输电系统的一次调频变下垂协调控制策略。首先,提出基于Logistic函数的电压-频率变下垂频率传递策略,以直流系统电压为媒介,建立起电网频率与风电场功率的耦合关系。基于该频率传递策略,构建了由受端换流站的变下垂虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制、直流升压站的改进双闭环控制及风力发电机的变下垂减载控制组成的风电全直流输电系统一次调频协调控制策略,实现系统无通信传递频率并参与电网一次调频。最后,利用Matlab/Simulink软件搭建风电全直流输电系统仿真模型,在不同工况下进行仿真验证。仿真结果表明,所提控制策略能使风电场在不依赖远端通信的情况下实现对电网的一次调频,同时,有效减小了调频过程中直流电压的波动幅度。     

新能源参与系统一次调频分析及参数设置

随着风电、光伏等新能源在电力系统中占比逐渐提高,常规同步发电机占比逐渐减少,系统一次调频能力有逐渐减弱的趋势。为改善这种情况,东北电网开展了主动支撑新能源建设试点,其中包括对新能源一次调频能力的改进。首先分析了新能源占比提高对系统频率的影响;其次,论述了东北新能源一次调频改造原理并通过仿真分析了新能源参与一次调频后东北电网系统频率特性的变化;最后,论证了新能源调频参数设置优化的必要性,创新性地提出了根据新能源所在电网送端、受端位置和分类来进行参数设置的方案。仿真结果表明所提出的方案既提高了电网频率特性,又兼顾了电网的安全。     

柔性电负荷平衡装置对孤岛电网调频过程的影响研究

孤岛电网是一种容量较小、频率和电压稳定度较差的特殊电网。文中针对此类电网运行情况,利用基于晶闸管的柔性电负荷平衡装置,建立一种考虑负荷端与发电机端协同出力的调频模型。采用ETAP仿真平台对苏拉威西某工业园电力系统使用不同调频模型的效果进行了仿真对比分析,结果表明:当系统突甩大负荷时,相对发电机单独调频模型,负荷端与发电机端协同出力的调频模型可使得系统频率波动更小,稳定频率更接近额定频率;当系统将接入大负荷时,提前投入电负荷平衡装置可以避免系统频率断崖式下跌,将频率下跌过程进行拆分,缓解系统内设备的压力。     

基于自适应调节的虚拟同步发电机频率控制

分布式电源大多通过电力电子接口并入电网,大量分布式电源并入电网给传统电网的频率稳定带来严峻的挑战。虚拟同步发电机因具有传统同步发电机自主调频的功能受到广泛关注。分析了虚拟同步发电机的一次和二次调频过程,针对孤岛运行负荷变化时,传统调节方式的有差性以及二次调频控制参数选取困难、调节速度和精度不理想的问题,提出了基于自适应调节的虚拟同步发电机频率控制方法,根据调速器控制方程及功频曲线调整了调速器结构,自动调整虚拟同步发电机调频系数,可快速地实现频率无差控制。MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

特高压受端电网直流闭锁故障下机组一次调频性能分析

华东电网已逐步形成特高压大受端电网,而特高压直流闭锁故障时有发生,给电网频率安全带来较大风险,几次故障结果显示全网机组一次调频性能不能很好满足新的要求,频率跌幅超出预期。结合2015年9月19日的锦苏直流双极闭锁故障,对华东电网机组理想一次调频能力与实际响应情况作了对比分析,以浙江电网机组为例提出一次调频能力不足的影响因素,并给出了火电机组一次调频能力提升的技术需求与措施,为新的电网格局下优化机组一次调频控制策略提供参考。     

微电网孤岛模式下虚拟同步发电机的频率控制研究

在微电网孤岛运行方式下采用传统虚拟同步发电机的控制方式,仅具有一次调频的功能;利用虚拟同步发电机控制参数灵活的特点,提出了一种改变下垂控制系数的二次调频策略,该策略利用频率和负荷变化量即可整定出新的下垂控制系数;虚拟同步发电机可根据负荷变化过程中频率是否超过其限定值,在一次调频控制和二次调频控制间灵活的切换,实现了微电网支撑频率的目的,提高了微电网抵御负荷变化的能力。最后通过MATLAB/Simulink仿真实验平台搭建了微电网的孤岛运行模型,验证了微电网孤岛模式下频率控制策略的正确性和有效性。     

考虑频率安全约束的西北电网新能源开发及直流外送规模评估方法

新能源的快速发展,给系统带来调峰困难、抗扰动能力下降等问题。为了支撑新能源合理规划建议,亟需评估电网能承载的新能源上限。该文结合西北电网能源结构和网架特点,梳理新能源开发和直流外送规模研究的思路框架;推导考虑频率安全约束的高比例新能源系统指标,包括一次调频容量与稳态频率偏差、频率响应特性与暂态频率偏差和直流送出规模与系统惯量指标;建立基于生产模拟结果的频率安全仿真算法。结合"十四五"规划边界条件,研究提出西北电网新能源开发及直流外送建议规模,验证了该文所提方法的有效性和工程实用性。     

异步联网后云南电网的频率特性及高频切机方案

异步联网后云南电网作为小负荷、大送出的多直流送端电网,频率稳定问题成为威胁电网安全运行的主要风险。研究了负荷模型、调速器参数对频率稳定性的影响,提出适应异步联网后多直流外送的送端电网高频切机协调配置原则,通过时域仿真对比分析了4种高频切机备选方案的适应性,提出了适应异步联网运行要求的送端电网高频切机方案。     

异步联网方式下云南电网超低频振荡的抑制措施与试验

在云南异步联网验证性试验过程中,云南电网频率出现了长时间的超低频率振荡现象,威胁电网的安全稳定运行。在单机系统及BPA仿真系统下分析了水电机组调速器不同参数以及直流频率限制控制器对频率稳定性的影响,通过仿真计算提出了调整云南水电机组调速器死区、优化PI参数等措施,并比较了不同措施的特点。经过实际电网大、小扰动试验验证,本文所提措施可以有效解决异步后云南电网的超低频振荡问题。     

海南电网联网后的频率稳定与措施

海南电网与南方电网主网联网后,基本解决了海南电网存在多年的“大机小网”问题,但也可能面临新的频率稳定问题。对联络线送受电情况下发生故障时对海南电网的影响进行了分析,对联网后海南电网的低频减载和高周切机方案、联络线的稳控措施、联络线的功率控制和海南电网机组的带负荷方案等提出了相应措施。建议联网后应控制联络线功率,并在事故情况下采取迅速的调控措施;孤网情况下应按带负荷方案限制大机组出力;建议在联络线上装设两套安稳装置;建议海南联网后适当调整现有低频减载方案,保留目前的高频切机方案。     

同步调相机增强电力系统惯性和改善频率响应的研究与应用

随着新能源和高压直流输电等非同步电源的增多,电网同步惯量降低,进而带来电力系统频率特性的显著变化。同步调相机作为同步机具备惯性响应,可为系统提供短时频率支撑。文中首先介绍了同步调相机惯性响应原理及与同步发电机的相互作用。然后,以同步调相机的惯性响应应用为切入点,梳理了国外电网在改善电网惯性响应和频率特性方面所做的工作,包括电网同步惯性水平、提高同步惯量的措施、同步惯性对同步电网频率响应的影响等方面。最后,结合国外电网研究经验,分析了华东电网是否有必要应用同步调相机增强电力系统频率支撑,并提出了相关建议。     

异步联网后云南电网的稳定特性与控制措施

与主网异步联网后云南电网独立运行,系统容量小、抗扰动能力差的特性凸显,直流极闭锁后存在功角稳定及系统高频等稳定问题,大机组跳闸存在低频问题。对异步联网后云南电网的稳定特性尤其是频率稳定特性进行了分析,通过仿真对五种稳定控制措施组合的效果进行了对比分析和评估,最后提出了高频问题通过稳控切机+FLC配合解决,低频问题通过FLC减少直流功率或切负荷解决的控制方案。     

直流调制在多回直流输电系统中的作用

采用NETOMAC数字仿真法,分析研究了三峡-华东多回直流输电线路在直流线路故障(单、双极闭锁)时,直流调制措施(直流功率提升和切机措施)对保持三峡电网暂态稳定性的作用。研究结果表明,三常和葛上两回直流其中一回单极闭锁或葛上直流双极闭锁时,三峡电网能保持稳定;三常直流双级闭锁时三峡电网失稳,直流功率提升配合切机措施对恢复电网稳定效果较好。     

多馈入直流对华东电网稳定性影响研究

研究了2020年7条直流线路同时落点于华东电网负荷中心时,在交流系统发生严重故障的情况下,交直流系统的相互影响及华东电网的安全稳定性。同时在N-1扫描的基础上,对导致各个换流站换相失败的区域进行了划分,分析了其中潜在的薄弱环节,为华东电网的规划、设计和安全运行提供参考和理论计算依据。     

高渗透率条件下考虑功率协调性的可再生能源调频方式

随着可再生能源发电的占比不断提高,现代电力系统存在转动惯量不断降低,频率特性以及功率传输不稳定的现象。文章分析了可再生能源接入对传统电网频率、功率的动稳态特性影响,明确了可再生能源需要参与系统调频。同时考虑到传统机组与可再生能源出力的协调性,以及系统频率特性的性能,分析了3种可再生能源参与系统调频的方式,对比了在负荷阶跃下对频率以及功率特性的影响,提出了传统机组与可再生能源出力协调性调频方案。基于RTDS的硬件仿真实验表明,所提调频方案保证了系统频率响应的动稳态特性,并且解决了同步发电机与可再生能源功率相互协调的问题。     

适用于背靠背柔性直流输电的双环附加频率控制

通过背靠背柔性直流输电(BTB-VSC-HVDC)实现异步互联的2个交流系统之间缺乏相互支援的能力,使得各交流系统的频率响应特性下降。为了应对该问题,在理论分析柔性直流输电系统实施附加频率控制(SFC)的可行性的基础上,提出了一种适用于BTB-VSC-HVDC系统的双环SFC策略,使未受扰动端系统参与受扰动端系统的频率响应,实现两端交流系统的相互频率支撑。所提双环SFC策略中,通过在定有功功率控制环上增加频率-有功附加控制为受扰动系统提供频率支撑,改善频率响应的稳态特性;通过在定无功功率控制环上增加频率-无功附加控制以提供虚拟惯量支撑,改善频率响应的暂态特性。分别在含BTB-VSC-HVDC的4机2区域系统和含有渝鄂BTB-VSC-HVDC的实际电网等值简化模型中进行仿真研究,仿真结果验证了所提双环SFC策略能有效地改善受扰动系统频率响应过程的暂态与稳态特性。     

华东大受端电网安全稳定分析研究思路

含多馈人直流输电系统和特高压交流联网的华东电网,其运行复杂性和难度使电网安全稳定面临风险.提出了从交直流系统动态交互作用的影响、大受端电网电压稳定、大受端电网频率稳定、直流功率调制对受端系统稳定性的影响分析,以及特高压交流线路投产初期华东受端系统的无功电压运行分析等5个方面开展华东大受端电网安全稳定研究的基本思路,指出研究的关键,对保障大受端电网安全稳定运行具有深远的意义.