大规模风电直流外送方案与系统稳定控制策略

针对大规模风电集中外送,论证了风电孤岛直流外送、风火打捆孤岛直流外送、风火打捆联网直流外送3种方案,重点从频率稳定、电压稳定方面研究各方案的安全稳定问题,分析了风功率波动、送端交流线路短路等典型扰动形式对系统稳定性的影响,通过比较给出了合理的大规模风电直流外送方案。在此基础上,以酒泉风火打捆特高压直流外送规划系统为对象,研究系统安全稳定问题,提出了利用直流调制跟随风功率波动、改善系统稳定性的控制策略,通过仿真计算验证了所提出控制策略的有效性。     

大规模风电并网无功电压运行风险及应对措施

针对大规模风电接入省级电网的典型场景,在风电出力静态波动、风速快速大幅变化、风电规模化脱网等不同扰动情况下,评估了电网及风电场静态、动态无功电压运行风险,根据无功电压的不同波动特性,采取不同的无功电压控制方法,并对控制结果进行了仿真验证,提出了大规模风电并网的无功电压控制思路。     

考虑风电接入的在线风险评估和预防控制

随着风电渗透率日趋提高,大规模风电的接入对电网静态电压安全的影响也逐渐增强,风电出力分钟级的显著变化将导致电网运行状态的频繁波动,甚至出现静态电压失稳的可能。为应对该问题,提出考虑大规模风电接入的在线电网静态电压安全风险指标,并搭建基于此风险指标的预防控制模型以降低系统运行风险,提高系统稳定运行裕度。IEEE 9节点系统和IEEE 39节点系统验证了所提风险指标和预防控制模型的有效性。     

哈郑特高压直流送端电网静态电压薄弱点研究与无功补偿

随着风电场容量的不断增大,大规模风电出力的强波动性会影响接入地区电网的电能质量。因此,风电场接入系统时,必须结合所接入地区电网的实际情况和风电场无功补偿等因素进行综合分析。首先,推导了风电并网时静态电压稳定机理,通过连续潮流法,利用DIg SILENT电力仿真软件绘制哈密地区风电场的P-U、Q-U曲线;其次,根据所得数据,运用多属性综合评价法计算哈郑直流送端电网的电压薄弱点;最后,在电压薄弱点对比3种无功补偿方式对静态电压稳定性的影响。仿真结果表明所提出的计算电压薄弱点的方法具有计算量小、灵活性强等优势,在电压薄弱点加入无功补偿装置可以可满足哈郑送端地区风电外送要求,提高系统静态电压稳定极限,是一个很好的方法。     

基于机组电压支撑效果的直流近区火电最小开机方法

随着大规模新能源集中接入及直流送出规模的提升,送端电网面临暂态过电压和事故后稳态过电压等电压问题。基于送端电网特高压直流运行特性,全面评估了火电机组暂态稳定、潮流组织等安全性及充裕性作用。在此基础上,首先分析了火电机组对多回直流换流站静态电压支撑效果,通过故障下机组无功出力随时间变化积分获得直流预想事故集下动态电压支撑效果。结合静态及动态电压支撑效果,确定直流配套机组最优开机顺序,兼顾直流稳控切机容量。最终确定直流近区最小开机方式,并以实际电网算例进行验证。     

用于大规模集中式风电并网的VSC-HVDC频率控制方法

针对大规模集中式风电并网过程中送端系统频率波动以及电能输送损耗严重等问题,提出一种基于电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)的大规模风电并网系统频率稳定控制方法。VSC送端换流器通过调节脉宽调制(PWM)移相角来控制交流侧电压相位大小,以达到控制线路有功功率传输的目的,从而保证风电并网系统有功功率的平衡及系统频率的稳定,同时通过调节PWM调制比来调节交流电压,使系统电压维持稳定;受端换流器控制直流侧电压的稳定,以保证VSC-HVDC系统的正常运行。通过在Power Factory Digsilent上进行仿真,验证了该控制策略能显著增强系统的频率稳定性。     

高密度风电接入地区电压波动因素分析与研究

依托新疆哈密地区网架结构,针对高密度风电、光伏等新能源接入后哈密地区电网无功电压波动问题,基于风电有功出力随机变化、大规模风电及光伏脱网、电铁冲击负荷变化以及动态无功补偿装置(SVC)控制不协调等因素,仿真分析哈密地区电网电压的波动情况,诊断高密度风电接入地区无功电压存在的风险,并提出改善电压波动的措施。研究结果阐明风电送出点短路容量偏小,风电出力波动易造成电压波动越限;动态无功补偿装置(SVC)控制不协调易引起弱风电送出系统振荡。因此,通过高密度风电接入地区电压运行风险分析,对提高高密度风电接入地区电压稳定水平及减小对风机脱网的影响具有一定的参考价值。     

一种提高系统稳定性的静止同步串联补偿器控制策略

风力发电及特高压直流输电在我国得到了长足发展,大容量的风电出力波动或特高压直流闭锁后,不受控的大规模潮流转移严重威胁着电网的安全稳定运行,因此高效的潮流控制手段对提高我国电网的稳定运行水平具有十分重大的意义。文中针对电力系统潮流控制的问题,推导建立了实现线路潮流控制的静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)控制策略,并搭建了其电磁暂态仿真模型;仿真结果表明,所设计的控制策略在有效控制SSSC直流电容电压的基础上,还可实现对线路潮流的精确、快速控制。文中研究成果可指导SSSC控制器设计,为大规模新能源和特高压直流输电接入后电力系统的潮流控制和稳定运行提供参考。     

大规模风电接入对宁夏电网电压稳定性的影响

近年来,宁夏电网风力发电等新能源发电发展迅速,预计到2010年末宁夏电网风电装机将达到1 GW.大规模风电直接连入输电系统必然对电网的安全稳定性产生较大影响.尤其当风电场装机容量较大、且风电场出力较高时,风电场的无功需求及输电线路的无功损耗增大,电网的无功不足会引起电压水平降低和电压稳定裕度降低的问题.本文结合宁夏电网风电发展的自身特点,分析风电接入宁夏电网后存在的电压稳定问题,并提出指导性措施和建议.     

考虑风电概率特征的静态电压稳定在线评估方法

随着我国风电场装机容量的不断增加,风电场并网对电网静态电压安全的不利影响开始凸显,迫切需要对大规模风电并网情况下电力系统静态电压稳定的安全性进行评估。针对上述问题,提出了考虑风电概率特征的电压安全评估方法。首先,统计风电波动的概率特征,获取系统运行状态的概率分布;然后,应用基于广域测量下的戴维南等值方法计算各风电随机出力状态下各节点戴维南等值参数;最后,依据戴维南等值参数求取静态电压稳定裕度指标评估系统静态电压稳定状况。该方法将静态电压安全与概率分析充分结合,仅依据单状态断面即可评估系统静态电压稳定裕度,计算简单、迅速,适用于含风场电力系统静态电压安全稳定的在线监测。利用IEEE 9节点算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

大规模风电并网与直流运行交互影响仿真分析

为了研究大规模风电集中接入,高比例风火、电打捆外送给交直流混合电网稳定运行带来的风险,通过建立典型风、火电打捆交直流外送系统模型,从风机无功控制模式,风电场动态无功补偿,风、火电打捆比例以及直流闭锁故障等方面仿真分析了交直流混合电网中风电与直流运行的交互影响。仿真结果表明:风、火电打捆外送的交直流混合电网需要配备一定比例的常规电源,常规电源的强惯量和优良的无功电压支撑能较好地支持新能源发电并网运行,有利于降低电网系统电压的波动,减缓新能源发电波动性对电网直流运行的影响,提升电网直流运行的可靠性。     

风电机组建模在电力系统稳定性研究中的应用

大型风电场的并网不仅会在一定程度上改变电力系统原有的潮流及网损分布,而且由于外界环境因素变化会使得并网风电场的出力呈现出波动、间歇、随机、难以预测等特点,与其相关的局部电网稳定性、无功电压波动等电力系统安全稳定问题不容忽视。采用PSD软件进行风电机组建模,分析研究了不同因素对于风电机组出力特性的影响程度,以及风电机组并网对于电力系统潮流、短路、稳定的影响,研究成果能够为今后的大规模风电机组并网研究提供参考。     

海上风场出力变化对电力系统电压影响

针对沿海大规模风电场集中接入负荷中心电压偏高和波动过大问题,笔者以电力系统仿真软件PSD-BPA为平台,在现有陆地风电场基础上建立了考虑集电海缆的海上风电场几种模型,分析了集中模型、陆地风电模型、陆地及海上风电模型下风电出力波动对沿海某局部电网静态电压的影响,并以陆地及海上风电模型为例,提出了风机和SVC协调控制策略.分析结果表明,海上风场近区电压水平整体偏高,电压波动受风电影响较大,风机和SVC协调控制策略能较好地解决海上风场近区存在的电压问题。     

多电平柔性直流输电在风电接入中的应用

大规模风电的发展和集中接入对输电技术提出了更高的要求,为此,基于d-q矢量定向直接电流控制,提出了一种柔性直流输电(VSC-HVDC)的有功功率控制策略,使柔性直流输电系统能实时调整输送功率的大小并保持风电场的稳定。在考虑风速波动和电网故障的情况下,对柔性直流输电和交流输电2种接入方式进行了分析比较。在PSCAD/EMTDC软件下对所提出的控制方法和2种接入方式进行建模和仿真。结果表明:当风速发生波动时,柔性直流输电两端公共连接点处的电压和受端直流电压都能控制在参考值上,输电功率与风电出力一致,送端直流电压随功率的波动而变化。与交流输电相比,柔性直流输电能将风电场电压更有效地控制在参考值上,发生故障时能有效稳定风电场的电压与频率。     

风电接入对宁夏电网静态电压的影响研究

针对风电接入点的电网电压稳定性问题,根据宁夏局部电网的特点,对风电接入点的电网电压波动进行研究,结合实际情况通过仿真软件进行模拟潮流计算,验证包含风力发电的不同因素对电力系统电压性能的影响。结果表明:受风电场无功补偿水平、风电有功出力以及接入方式的影响,风电接入点的电网电压随着风电有功出力的变化呈现先上升后加速下降的波动趋势,该结果可为控制风电场接入点的电压稳定水平提供参考。     

风火打捆直流送出系统电压稳定控制策略

在风火打捆直流外送系统中,风电机组的调压能力、直流系统的无功电压特性及无功补偿设备都会影响系统电压稳定性,分析风火打捆直流外送系统的电压稳定性需要综合考虑风电、直流、交流系统之间的交互作用。随着直流的功率调整或发生故障,直流给风火打捆直流外送系统带来了安全稳定问题。文章分析了直流闭锁后电压暂升原因,研究了直流系统无功调节与风电机组无功电压控制的机理,提出直流、风电协调控制策略,并以黑龙江电网为例进行了仿真验证,对风火打捆直流外送系统电压稳定控制具有一定的指导意义。     

大规模风火电源打捆的特高压交直流混联外送系统运行特性分析

针对新能源弱惯量、出力波动大、无功支撑能力差,严重影响弱同步支撑的送端电网暂态稳定特性及安全稳定运行的问题,采用PSASP(Power System Analysis Software Package)分析工具,以锡林浩特地区特高压交直流输电工程送端电网为对象,研究了大规模风电集中接入后,交直流系统与风火电源的交互作用...     

大规模风电直流送出系统过电压抑制措施及控制方案优化研究

大规模风电特高压直流集中外送系统中,直流故障时由于扰动大且风电机组抗电压扰动能力差,暂态过电压问题突出,导致直流功率和新能源功率形成互相制约的矛盾关系,严重影响大规模风电特高压直流外送系统安全稳定运行和近区新能源消纳。为解决上述问题,提升大规模直流送出系统稳定水平及新能源消纳能力,分析了大规模风电直流送出系统电网暂态压升机理及影响过电压水平的因素,根据影响过电压水平的关键因素,提出利用风机过压保护差异性,允许部分风机高压保护动作脱网,利用直流FLC(Frequency limit control)功能及联切风电场电容器阻断大规模新能源连锁故障、优化风电机组无功控制特性等多项组合措施以降低过电压的思路。根据上述思路,以祁韶直流风电送出系统为研究对象,制定了直流近区新能源优化控制方案,仿真计算结果证明了文中所提思路的有效性。文中成果已经在祁韶直流运行控制中得到实际应用,有效提升了新能源消纳能力和系统稳定水平。     

STATCOM维持风电系统电压稳定性的研究

大规模风电场机组出力的变化会引起接入电网电压的波动,严重时可使电压崩溃。在基于无功功率同步补偿器(STATCOM)的风电系统中,STATCOM可以与电网交换感性无功和容性无功,抑制系统电压波动,维持系统电压的稳定。讨论了风电系统中STATCOM的基本工作原理和控制策略,建立了相关模型,并作了实际系统的仿真。仿真结果表明STAT-COM对维持系统电压、提高风电系统稳定性具有很好的效果。     

含高密度风电、交直流送端电网直流闭锁故障稳控方案研究

基于新疆电网2014年底网架结构,为了保障含高密度风电、交直流送端电网的稳定运行,当±800 k V特高压直流输电系统发生双极闭锁故障时,提出综合考虑新疆网内火电、哈密地区风电及直流配套电源,协调优化切机不平衡量的稳控方案,分析不同稳控方案对于含高密度风电、交直流混联系统运行电压的影响。研究结果阐明在满足新疆网内安全约束下,稳控风电切机量在20%~80%及优先切网内无功出力较大的火电机组、保留直流配套电源部分机组运行有利于系统稳定。该稳控方案对提高±800 k V特高压直流送端系统的稳定运行及减小高密度风电地区电压稳定性具有重要的参考价值。