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。     

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。     

直驱风电场并网对系统静态电压稳定性的影响

风电场的大规模接入会对电网静态电压稳定性造成不容忽视的影响。以含直驱风电机组的扩展单机无穷大系统为例,通过2种静态潮流计算方法对含直驱风机的系统等值模型进行分析,推导风电接入后系统并网点母线电压的解析式。在BPA中分别建立含直驱风电机组的扩展单机无穷大系统以及实际电网系统的仿真模型,对比理论计算结果与仿真试验结果。分析并网点母线电压在不同控制方式下,风电渗透率、风机并网位置、负荷接入比例和负荷接入位置等因素对系统静态电压稳定性的影响。     

风光并网对河南电网系统稳态影响

大规模风光发电并网是未来电网发展的必然趋势,然而,风光发电功率的强间歇性与随机性势必会对电网的稳定运行和优化控制带来影响。以河南电网冬季大运行方式下的规模风电、光伏电源联合接入电网为研究背景,利用连续潮流法,计算在新能源发电接入系统后的区域电网潮流分布;考虑区域电网未来发展趋势,逐步增加新能源的渗透率,对系统内多类型节点电压越界情况分析,判断区域内电压薄弱节点,并计算系统风电与光伏发电的最大消纳量;应用P-V曲线潮流分析方法测算出电压稳定极限及对应的有功功率,得到不同渗透率下系统所对应的静态电压稳定性;同时结合日负荷曲线,分析在目前状态下及所计算的最大渗透率下,系统任一时刻各中枢点电压水平。结果表明:在目前及新能源最大渗透率下,系统各节点电压值均处于正常范围。     

分布式发电接入余杭电网的电压稳定及准入容量分析

分布式发电(distributed generation,DG)接入容量、采用的控制方式都将对电压稳定产生显著影响。针对DG接入余杭电网,推导DG接入点电压关于渗透率的解析式,据此分析不同DG渗透率下的静态电压稳定特性和负荷PV特性。比较DG采用不同无功控制策略对静态电压稳定特性的影响,并对不同渗透率下DG接入余杭电网的暂态电压稳定性进行分析。结合静态和暂态电压稳定校验,确定余杭电网中允许DG接入的极限渗透率。分析结果表明,适当地增加分布式发电的穿透功率可提高系统承受负荷的能力。     

光伏渗透率对电力系统静态电压稳定性影响研究

由于新能源电源无功调节范围小于传统同步电源,在新能源大量替代同步电源后,会导致系统静态电压稳定性下降。该文以光伏为例,探讨了光伏渗透率与接入点对并网系统静态电压稳定性的影响。通过建立光伏渗透率与接入点无功储备的关系式和单机单负荷系统静态电压稳定性与光伏渗透率的解析表达式分析了静态电压稳定性机理,提出采用无功支撑系数和电压–有功灵敏度两个量化指标表征接入点对静态电压稳定性的影响程度。所提出的无功支撑系数反映了不同接入点给系统有效无功储备带来的不同影响程度及渗透率升高对静态电压稳定的影响;而所提有功–电压灵敏度则反映了渗透率升高对静态电压稳定的影响。对3机9节点系统和10机39节点系统的仿真分析验证了在单个光伏接入和多个光伏接入场景下,采用无功支撑系数和电压–有功灵敏度均可正确表征在不同接入点下,系统薄弱点静态电压稳定性随渗透率的变化趋势。与传统指标相比,该文所提出的指标考虑了光伏场站实际的无功调节能力,能够更加凸显渗透率升高时,接入节点无功支撑能力的变化。     

考虑光伏无功补偿的多馈入直流受端电网强度分析

具有多馈入直流外受电和新能源集中并网的受端电网稳定运行需要交流系统提供足够的电压支撑强度.有必要研究如何准确量化受端电网强度.文中考虑定性分析和定量评估2个方面,从广义短路比及其临界值变化的角度研究了光伏电站接入对受端电网静态电压稳定裕度的影响.首先,建立系统的准稳态模型,利用光伏电站接入对交流网络雅可比矩阵主导特征值的灵敏度,定性分析了不同控制方式下光伏电站对系统静态电压稳定性的影响;其次,基于模态摄动,给出考虑光伏电站接入后的广义短路比及其临界值的计算方法和评估流程;最后,通过量化光伏电站无功补偿对系统强度的影响,给出光伏电站电压-无功功率下垂控制系数的选择方法.仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性.     

基于短路电流约束的新能源最大接入容量计算

短路电流超标可能会破坏电网安全稳定运行,甚至导致整个互联系统的崩溃。随着并网新能源规模的迅猛增加,特别是新能源大规模接入对短路电流的贡献越来越大。受限于短路电流水平,集中并网点所能接纳的新能源最大装机容量已成为电网规划和运行部门的重要关注点。分析了新能源对系统短路电流的贡献因素,在对新能源初始接入方案下接入点各电压等级节点进行短路电流计算的基础上,提出了考虑短路电流约束的新能源最大可接入容量判定方法。该方法可简单快速得出集中并网点可接入新能源最大装机规模,实际电网算例计算表明该方法具有良好的指导意义和实际应用价值。     

风电并网静态电压稳定性研究

根据单机无穷大系统模型介绍了电力系统静态电压稳定性的机理,分析了不同类型风电机组对电网静态电压稳定性的影响,分别推导得出基于异步机组的恒速风电机组以及基于双馈感应电机的变速风电机组的数学模型,根据宁夏电网2010年风电发展规划,在DIgSILENT/PowerFactory电力系统分析软件中建模并仿真得出各并网风电厂的P-V曲线以及各风电厂的稳定裕度,从而得出宁夏电网接入大规模风电后的静态电压稳定性结论.     

计及新能源出力波动性的节点状态脆弱性评估

电网的状态脆弱性能够从运行状态角度反映电网所具有的抵御电压或频率扰动的能力.随着高渗透率可再生能源的接入,电力系统的运行方式和安全控制手段变得越来越复杂.有必要对现有的节点状态脆弱性评估方法进行改进,进一步考虑新能源机组特点及其出力波动性进行状态脆弱性评估.文章基于新能源电源并网点对外电网戴维南等值模型,提出一种新能源电源节点脱网免疫指标和计算方法,并在此基础上计及新能源电源出力的波动性,提出一种基于点估计法的新能源电源节点状态脆弱性指标.基于某省级电网实际算例对所述方法的正确性及有效性进行了验证分析.方法 能够对计及出力波动条件下的新能源机组脱网风险进行综合评估,可应用于对新能源电站不同接入方案的评估与规划.     

考虑静态稳定约束的双馈风电机组无功调节容量

针对大规模风电场接入电网带来的电压无功问题,给出了双馈风电机组的功率关系,总结了双馈风电机组固有无功调节容量研究成果。分析了双馈风电机组的功角特性及静态稳定约束对双馈风电机组无功调节容量的影响,简述了电网导则可能对双馈风电机组无功调节容量的约束。在此基础之上,分析了综合考虑机组自身运行约束、静态稳定裕度和电网导则约束的...     

大规模风电接入电力系统的静态电压稳定特性研究

基于DIgSILENT/Power Factory构建了新疆实际电网仿真模型,利用DPL（DIgSILENT Programming Language,DPL）语言编程实现连续潮流计算,通过绘制PV曲线和计算静态电压稳定裕度对静态电压特性进行分析,进而对新疆电网所关心的风电接入对系统电压稳定的影响进行了分析研究。结果表明,当前规模的风电容量接入新疆电网对其电压稳定性的影响较小,电网可安全稳定运行;并且不同类型风电机组构成的风电场对系统静态电压稳定性的影响不同。     

考虑新能源极限并网强度约束的常规机组最小开机方式优化方法

新能源集群并网系统中需保证一定数量的常规电源提供短路容量以支撑系统电压,而开机容量过大导致新能源可消纳空间减少,故合理优化常规机组开机方式对于兼顾新能源消纳与电网强度至关重要。针对该问题,基于短路比指标计算方法,以临界短路比指标约束建立了常规机组开机方式与新能源并网系统强度之间的耦合模型;然后在满足新能源设备极限并网强度要求的前提下,提出以新能源最大化消纳为目标的机组最小开机方式优化模型,并采用遗传算法和CPLEX求解器相结合的混合策略进行求解。最后以我国三北地区某新能源汇集送端系统工程为例,验证了所提方法的有效性及优越性。     

分布式发电接入电网的静态电压稳定特性及影响分析

分布式发电(Distributed Generation,DG)接入电网在缓解环境污染和能源短缺压力的同时,也会给电网的安全运行分析带来新的挑战,特别是DG控制策略的多样性将使电网静态电压稳定问题更加复杂。DG接入电网对静态电压稳定性的影响主要取决于DG的接入容量、控制方式等因素。首先对DG接入线路的复杂外部网络进行等值,推导负荷节点电压与分布式发电渗透率的解析表达式。在此基础上,分析不同DG渗透率下的节点电压以及负荷PV特性,比较DG采用不同无功控制策略对负荷PV特性的影响。最后,将扩展线路电压稳定指标应用于含DG的电网静态电压稳定分析,研究DG采用主动无功控制策略对线路电压稳定指标的影响。     

提升高渗透率新能源电网承载能力的DSSC优化配置

为实现碳中和碳达峰目标,全球能源体系加速转型,未来新能源将在电力系统中起着至关重要的作用。高渗透率新能源并网引起的输电线路阻塞问题将成为限制新能源并网规模以及系统承载能力的主要原因。提出了两阶段协调优化分布式静态串联补偿器(distributed static series compensator,DSSC)配置来提升高渗透率新能源电网承载能力的方案。首先提出电网承载能力指标并构建DSSC的数学模型,以单个规划周期内最大化系统承载能力为目标对接入系统的DSSC进行规划配置。其次以系统配置成本最低为目标来优化DSSC的安装位置及数量,提升高渗透率新能源并网后系统的承载能力。最后,通过IEEE-RTS79节点系统和实际电网仿真分析对所提方法进行了验证。相比于采用静态串联补偿器(static synchronous series compensator, SSSC),DSSC可充分利用输电通道容量,有效减少因线路阻塞所造成的新能源丢弃,提升高渗透率新能源并网后系统的承载能力,助力实现双碳目标。     

风电并网时域和P-V曲线电压稳定性分析

近年来,越来越多的风电场接入电网,由于风电本身的随机性和不可预测性给电网的稳定性带来了极大的挑战。为了研究由于风速的不确定性,风电场并网和切机对电网的静态电压稳定性的影响,基于DIGSILENT/Power Factory(DPF)仿真软件,搭建仿真系统模型,研究分析了风电场接入系统后对电网静态电压稳定性的影响。在此基础上对比分析加装静止无功补偿器(SVC)和并联电容器前后对电压的静态稳定欲度的影响。仿真曲线分析表明,风电场容量越大,其接入和退出时对系统影响也越大;加入无功补偿装置后能够有效地增大电压静态稳定欲度,提高风电并网的接入容量和风电的极限穿透功率。     

序阻抗视角下虚拟同步发电机与传统并网逆变器的稳定性对比分析

传统新能源并网逆变器接入弱电网易发生谐波振荡等交互稳定性问题。该文采用谐波线性化方法建立虚拟同步发电机的小信号序阻抗模型,对比分析虚拟同步发电机和传统并网逆变器的序阻抗特性。传统并网逆变器的序阻抗在中频段显容性且阻抗幅值较大;而虚拟同步发电机的序阻抗基本呈感性且阻抗幅值较小,与电网的阻抗特性基本一致。基于序阻抗模型和奈奎斯特稳定判据分析电网强弱、逆变器并网台数和锁相环带宽对虚拟同步发电机和传统并网逆变器并网系统稳定性的影响。稳定性分析结果表明,在弱电网下或者高渗透率新能源发电下,传统并网逆变器容易失稳,而VSG并网系统依旧可以稳定运行且无锁相环的约束。因此,从系统稳定性的角度来说,VSG比传统并网逆变器更适合应用于弱电网下或者高渗透率新能源发电中。最后,通过实验验证该文分析的正确性。     

冀北电网风力发电能力信息管理系统的设计与实现

随着新能源装机规模的不断扩大、分布式电源并网容量的不断增长,电网的日常调度管理工作遇到了前所未有的巨大挑战。受新能源出力的波动性和不确定性影响,并网机组的发电能力正对电网运行方式安排和发电计划的编制产生越来越显著的影响。为加强并网机组管理,提高电网运行管理水平,同时在考虑大规模新能源电源集中接入的情况下,结合冀北电网特性,合理安排电网计划,保证电网安全、稳定、可靠运行,开展了冀北电网风力发电能力信息管理系统的设计与开发工作,实现了基础信息管理、运行信息管理、信息上报与发布、系统管理、数据库管理等各项功能。     

考虑稳态和动态有功平衡约束的新能源消纳综合评估方法

随着新能源占比的增大,电网调峰能力和频率稳定问题已成为新能源消纳的主要制约因素,提出一种考虑调峰、频率稳定以及机组调节性能等稳态、动态平衡条件约束下的新能源消纳能力综合评估方法。考虑联络线调峰,计算电网的新能源渗透率。通过应力和寿命之间的关系计算出机组频繁调节下的寿命损耗,分析对新能源接纳能力的影响。并把频率稳定作为重要约束条件,分析不同类型扰动例如一般扰动和严重故障限制下的新能源消纳水平。分析结果揭示了不同因素下的交互制约关系,提高了评估新能源消纳能力的系统性和适应性,并给出了相关建议。     

交直流互联下的大型受端电网静态电压稳定性研究框架与应用

随着负荷快速增长和电网建设受限制,交直流互联运行系统的受端电网面临电压不稳定的风险越来越大。根据静态电压稳定性分析成熟方法及工具,进一步发展交直流互联下大型受端电网静态电压稳定性研究框架,并应用于西电东送受端电网———广州电网,求出大型复杂电网静态电压稳定约束下的负荷裕度和电压裕度,并利用模态分析法判断电网薄弱节点,对电网的安全稳定运行提供有用的建议,同时也为其他交直流系统受端电网开展相关研究提供可选择的分析方法和计算工具。