分区柔性互联城市电网的静态安全性分析

为解决我国大型城市电网分区运行中存在的安全隐患,提出在分区间安装基于模块化多电平换流技术的柔性直流分区互联装置以进行柔性互联,并通过静态安全分析研究上述新的运行方式对城市电网安全性的提升作用。首先,针对目前我国大型城市电网中220 kV及以上电网分区运行现状,分析了分区解环运行模式下存在的安全风险,并针对性地提出电网发生N-1故障后,利用分区互联装置进行紧急功率支援的思路。其次,对分区互联装置进行建模,研究电网N-1故障后装置的功率支援策略,并利用灵敏度法确定装置的功率支援量,提出分区柔性互联城市电网的静态安全性分析方法。最后,通过北京电网实际算例验证所提方法,并与现有分区运行方式对比,可知城市电网经柔性互联后,其安全性得到明显提升。     

应用于城市电网分区互联的柔性直流容量和选点配置方法

针对城市化发展和环保约束加强过程中暴露出的现有城市电网分层分区网架供电能力受限、互供能力弱、电压无功储备不足等问题,结合柔性直流输电技术优势提出了柔性直流应用于城市分区互联的功能定位。在此基础上,首先建立了经柔性直流互联的分区220 kV电网供电能力评估数学模型,从送受端分区选择、容量优化、落点选择、安全稳定适应性评估等方面确定柔性直流有功功率容量需求和选点,消除单一分区供电瓶颈,实现多分区综合供电能力最大化;其次,依据分区电压稳定薄弱环节和故障后电压恢复水平,以控制母线电压恢复至可接受水平为目标,采用V-Q曲线评估确定柔性直流无功功率容量需求和选点;针对有功、无功功率需求和选点的矛盾,确定柔性直流的最终容量和选点的协调方法。以北京城市电网为例验证了所提方法的有效性。     

分区柔性互联城市电网的最大供电能力分析

对比现有电网分区运行模式与新型柔性互联运行模式,并阐述柔性直流分区互联装置的基本工作模式;介绍分区互联装置的基本结构,并研究装置在分区间有功支援与动态无功支撑过程中的工作原理;考虑电网N-1静态安全性与暂态电压稳定性,提出分区柔性互联城市电网最大供电能力的定义与模型,并给出一种简化的逼近求解算法。某电网示范工程实际算例验证了所提方法的正确性;与传统分区运行相比,柔性互联后最大供电能力得到提升。     

城市电网分区柔性互联选址方法及示范应用

在城市电网分区间,利用柔性直流电力电子装置,实现柔性互联,有可能解决现有交流型城市电网分区运行中存在的难题。介绍了国内外首个城市电网分区柔性互联示范工程的选址,并提出一种实用的选址方法。首先,建立了分区间柔性互联装置选址模型,计及了静态安全性、供电能力、短路电流、电压稳定等7项指标。由于电压稳定等指标计算需要逐个case模拟故障仿真,对于大型城市电网柔性互联选址的计算量很大,模型很难直接求解,因此提出一种实用的选址方法:先给出分区有功需求及无功需求初筛指标,依据其进行方案初筛;再进一步详细仿真分析得到7项细筛指标;然后采用层次分析法确定最优方案,最后介绍了示范工程的选址论证。结果表明,所提方法确定的选址方案具有很好的互联效果,发现了除示范工程外更多效果良好的位置,为后续柔性互联提供了选择。同时,研究发现不是所有分区柔性互联后都具有明显效果,故进一步归纳了适合柔性互联的分区特征。所提方法和实践对城市电网分区柔性互联的发展具有重要意义。     

应用柔直技术改善220 kV分区电网性能的研究

对应用柔直技术改善220 kV分区电网性能进行了研究,对220 kV分区电网进行静态安全性分析,考虑线路负载率和节点电压等指标,找出影响分区供电可靠性的因素;在明确薄弱环节后,进行柔性直流分区互联系统的设计,依据N-1故障的严重程度进行柔直落点设计,之后设计柔直电压等级。通过灵敏度计算分区电网有功功率和无功功率需求,设计柔直容量及控制策略。通过PSD-BPA验证所提方法的有效性,计算结果表明：柔直互联系统投入后,能够缓解重载分区供电压力,实现分区供电能力最大化,故障时可以进行无功支撑,稳定分区电网电压。     

支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制技术

针对城市电网分层分区网架供电能力不足、负载不均衡、安全可靠性差等问题,提出一种支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制策略。首先,针对城市电网安全经济运行需求建立了稳态和暂态优化控制目标;其次,建立了计及负载均衡和网络损耗的综合评价指标,采用逐步逼近法快速求解柔性直流最优功率,以实现稳态下城市电网潮流最优控制;设计了基于换流站功率裕度的多端柔性直流自适应下垂控制策略,合理分配故障后各分区紧急功率支援,同时减小直流电压偏差。以郑州城市电网实际算例仿真验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

柔性直流与常规直流协调的紧急功率支援策略研究

柔性直流(VSC-HVDC)具有响应速度快、有功无功解耦、可向交流系统提供无功支撑等运行特性。将柔性直流纳入电网紧急控制系统,可在提升交直流电网暂态稳定性基础上降低常规切机切负荷控制的代价。基于扩展等面积法则(EEAC),研究直流紧急功率支援提高故障后系统暂态安全稳定性的机理;通过对不同类型直流功率调制的对比研究,指出柔性直流与常规直流(LCC-HVDC)的紧急功率支援在改善故障后系统功角恢复方面存在差异,紧急控制应考虑不同类型直流的控制优先级;提出为保障故障后电网暂态稳定所需直流紧急支援功率计算方法,并结合不同故障情况下直流功率支援的优先级制定相应的紧急协调控制策略。     

城市电网分区柔性互联的概念与示范工程论证

将柔性电力电子技术应用于城市电网是一个新的方向,文章提出了城市电网分区柔性互联的概念,并介绍了国内外首个城市电网分区柔性互联工程的可研论证。首先提出了城市电网分区柔性互联的概念,并与现在的城市电网分区分片运行方式进行了对比;其次介绍了基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流分区互联装置;最后全面介绍了北京电网220k V分区柔性示范工程的可研论证,给出了暂态电压稳定性、静态安全性、供电能力、短路电流、可靠性等分析结果,并论证了装置的容量和位置。     

柔性直流背靠背装置在北京配电网中的应用

随着大城市负荷密度的不断增加,配电网的规模不断扩大,受制于短路容量、电磁环网等问题,城市配电网通常按照高压分区、中压开环的方式运行,导致系统设备利用率降低,可靠性下降。利用柔性直流技术对分割的高压配电网和中压配电网进行互联形成交直流混合配电网,有助于提升电网的可靠性和设备利用率,缓解城市电网站点走廊有限与负荷密度高的矛盾,同时在负荷中心提供动态无功支持。研究了柔性直流背靠背装置在大型城市高压配电网和中压配电网中的应用模式和系统设计方案,并以北京高压配电网为实例,从降低短路电流和提供动态无功支撑两个角度,定量分析了应用柔性直流背靠背装置实现高压配电网分区互联的优势。     

一种基于频率的柔性直流分区互联系统协调控制策略

不同柔性直流分区间的功率协调控制是分区互联系统需要解决的难点之一,针对这一问题,本文提出基于频率的协调控制方法.首先,研究柔性直流分区互联系统频率特性,得到功率扰动对柔性直流分区互联系统各个分区频率的影响,提出分区间紧急功率支援与频率的量化关系.其次,在此基础上提出一种基于频率偏差的柔性直流分区互联系统协调控制策略,各...     

主动配电网关键技术在光伏高渗透工业新区电网的应用

以浙江海宁尖山工业高新区区域电网为研究对象,考虑高新产业敏感电力负荷对电能质量和供电可靠性的高要求,分析分布式光伏高渗透、网架弱联络的工业高新区配电网面临的问题,开展基于柔性互联、分布式储能、交直流混合微电网、源网荷储协调控制等关键技术的主动配电网应用实践,以电能质量、供电可靠性、光伏消纳能力等评价指标,研究主动配电网关键技术在工业高新区光伏高渗透区域电网的应用模式,分析主动配电网灵活的网络拓扑、主动的控制策略等优势在区域配电网发挥的作用与意义,展望主动配电网技术在工业高新区配电网的发展前景与方向。     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。     

全功率变速抽水蓄能机组无功优先控制策略研究

全功率变速抽水蓄能机组具有功率快速可调、响应速度快、有功无功独立解耦的优点,可为电网运行提供调峰、调频、无功电压支撑、需求侧响应等多种服务,是现阶段抽水蓄能技术发展的主要技术方向之一。但受变流器过流能力限制,全功率变速抽蓄在任何时候的最大电流不能超过变流器过载能力。而电网侧在故障期间及故障恢复期间对有功、无功的需求有所不同,本文比较了变速抽蓄机组的几种有功、无功电流分配策略,提出了变速抽蓄机组的无功电流优先控制策略可满足弱电网在故障期间对无功电压的需求。最后通过变速抽水蓄能机组在实际电网中的仿真分析,验证了该策略的正确性。     

考虑抑制DFIG机群脱网的风电场无功补偿配置新方法

随着大规模风电并网,电网故障情况下风电机群连锁脱网事故严重威胁电网安全稳定运行。为此,从抑制DFIG机群脱网的角度,提出了一种考虑抑制双馈异步风力发电机（doubly-fed induction generator,DFIG）机群脱网的风电场无功补偿配置新方法。该方法首先以风电场为中心进行无功平衡初步分析,通过无功需求和有功传输之间的定量关系,确定风电场所需要配置的低压电抗器组和低压电容器组容量。然后通过不同负荷方式下风电出力波动和线路N-1运行时的风电场母线电压无功分析,校核初步配置方案对系统静态安全的适应能力。最后,在分析电网故障情况下DFIG机群无功需求特征基础上,通过加入一定容量的静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）来抑制机群脱网,从而使无功补偿方案能满足系统安全运行的要求。该方法已应用到了某省网大容量风电接入220 kV的无功配置专题研究中,在经济和技术上是可行的和有效的。     

考虑风电功率预测的分散式风电场无功控制策略

分散式风电接网模式可以解决集中式并网限电等问题,但对配电网传统运行模式带来挑战。为解决其经济稳定运行难题,提出了一种包含无功预测、无功整定、无功分配的三层新型分散式风电场无功协调控制策略。其中,无功预测层利用物理和统计方法组合预测单台机组未来无功输出能力;无功整定层针对有无无功补偿设备,提出风电机组基于电网无功缺额降出力的自身补偿和多时间尺度协调离散补偿设备、静止无功发生器(SVG)与风电机组共同补偿配电网无功需求方法;无功分配层基于风电功率预测无功功率信息,考虑风速波动性,按照优先级动态筛选风电机组,调节其输出功率以跟踪无功补偿指令。工程算例证明了所提策略可以有效提高电压支撑能力,减小风电场损耗。     

基于光伏系统低电压穿越的无功控制策略

分析了光伏逆变器的结构和功率控制方式。计算了光伏逆变器的无功功率极限。提出了一种基于光伏逆变器低电压穿越(LVRT)能力的无功控制策略。通过DIgSILENT PowerFactory仿真结果表明,采用该控制策略的光伏电站,可以在电网故障时不脱网并发送无功,支撑并网点电压,维持局部电网电压稳定。     

计及电压弹性力的多动态无功装置优化运行

为提升受端电网电压支撑能力和减少直流连续换相失败风险,文中提出一种多动态无功装置运行优化方法。首先,考虑故障后电网电压恢复速度和直流熄弧角变化关键特征,提出适用于受端电网的电压弹性评估指标,精确衡量受端电网故障后的电压恢复能力;然后,以电压弹性最大为优化目标,多动态无功补偿装置无功出力为优化变量,考虑受端电网潮流平衡、节点电压上下限等稳态约束和暂态约束条件,建立多维非线性含微分方程的数学优化模型;最后,采用粒子群算法对上述模型进行优化求解,以实际苏州南部电网为例进行仿真验证,结果表明文中方法可有效提升短路故障后电网电压恢复速度,并减少直流连续换相失败次数。     

基于PCC暂态电压稳定性分析的T-PAPF补偿装置研究

为解决单独使用有源电力滤波器补偿谐波与无功时所需有源容量较大所带来工业经济成本过高这一实际问题,文章将并联型有源电力滤波器(PAPF)与晶闸管投切滤波器(TSF)结合构成T-PAPF补偿装置。分析装置的拓扑结构及基本原理,对系统参数及控制策略进行设计,利用求解系统主导不稳定平衡点(CUEP)的方法对装置公共连接点(PCC)的暂态电压稳定性进行分析,并利用Matlab对系统进行仿真。仿真结果表明TPAPF的投入增强了PCC暂态电压稳定性,极大地降低了网侧谐波含量并提高了系统的功率因数,很适用于非线性负载的补偿,并能有效降低有源补偿的容量,提高了工程的经济性。