考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟

西北地区可再生能源资源与电力需求不平衡的现状,使得发展风火联合外送成为促进新能源消纳的重要举措。而风电出力的不确定性给风火联合外送的经济性、可靠性效益评估造成了困难。针对该问题,文章采用风电多状态模型,引入机组剩余容量的概念,提出了联合外送概率模型以模拟送端电网对受端电网的电力支援过程。结合各类型电源特点,设计了考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟算法框架。通过EPRI 36算例验证了所提方法的有效性,并且通过对酒泉—湖南±800 k V直流输电工程进行随机生产模拟,研究了酒泉直流对受端电网充裕度的改善、酒泉直流的环保效益以及直流输电利用小时数对酒泉直流经济性的影响。     

基于统计分析的风-气能源基地远距离直流输电方案规划

风电资源的大规模开发及天然气在一次能源的消费比重不断提高,给电力系统规划和运行带来新的挑战。为将大容量风电输送到数千千米外的负荷中心,采用具有远距离、大容量、低损耗输电能力的特高压直流输电系统。针对含丰富风电和天然气资源的能源基地远距离输电,提出了基于置信水平的风-气输电容量统计分析方法,综合考虑源端风-气综合能源出力的随机性、输电方案的经济技术环境及受端系统承受能力等方面的因素,构建了风-气能源基地的远距离直流输电评估指标体系,并基于改进前景理论法对风-气远距离直流输电系统候选方案进行综合优选。在算例分析中,通过灵敏度方法分析了不同输电方案的适用范围,并验证了所提规划方案的优越性,为大容量能源远距离直流输送规划的科学决策提供参考。     

风光储联合发电系统的可信容量及互补效益评估

可信容量在衡量间歇性电源接入电力系统的价值中具有重要意义。目前关于可信容量的研究仅限于单种电源,对不同类型间歇电源的联合发电系统可信容量缺乏研究。建立了包含风电、光伏发电的联合出力概率模型,考虑储能装置的运行特性,提出一种风光储联合发电系统的可信容量计算方法。采用基于序贯蒙特卡洛的评估框架,实现了计及风电机组、光伏发电机组2种间歇性电源的随机生产模拟,在所提储能控制策略的基础上,评估了储能容量配比、风光装机容量配比对联合发电系统可信容量的影响以及风光联合发电时的互补效益。采用加入了风电和光伏发电后的 RTS-79可靠性算例测试了评估算法的有效性,结果表明该方法可以用于评估含风光储联合发电系统的电源容量规划方案中。     

改善受端电网调峰裕度的特高压直流外送风火协调调度

本地消纳能力不足是导致国内"三北"等风电资源丰富地区严重弃风的主要原因之一,通过特高压直流输电通道实现风火联合外送,是大规模风电跨区消纳的有效途径。直流通道采用传统定功率运行方式,未充分考虑受端电网的负荷特性,直流外送风火电源仍有较大调峰潜力。文中在大风电场群出力特性分析的基础上,提出基于风电出力爬坡量累积曲线的最小配套火电容量的确定方法,并建立了综合考虑风电消纳和受端电网负荷变化的风火直流外送调度模型。利用CPLEX软件求解模型,并对所提方法进行仿真验证。结果表明,相对于传统调度模式,所提方法更能发挥特高压直流外送风火电源的调峰潜力,受端电网等效剩余负荷峰谷差、均方差显著减小,有效改善了受端电网的调峰裕度。     

架空线路热稳传输能力提升方法研究

高比例新能源接入背景下,电力系统经区域内输电线路汇总,再经特高压远距离输送至受端负荷中心消纳,将成为目前新能源规模化消纳的主要场景。新场景下,新能源出力的固有不确定性使得送端电力系统面临线路传输能力总体过剩、短时不足的复杂矛盾情况。受线路规程较苛刻的预设条件约束,传输能力存在短时动态提升空间。因此,如何实现输电线路热稳定输送能力的短时提升已成为新能源汇集区电力系统调度控制的迫切需求。本文结合我国送端电网实际气象条件和特点,首先基于送端电力系统普遍存在“大风-沙尘”情况,提出考虑沙尘影响的热稳定传输容量动态提升计算模型。进一步,考虑区域气象变化条件,提出筛选输电线路热稳定传输容量关键线路的方法。两者结合,可针对电力系统受限最严重的线路进行动态提升计算。采用新能源高比例的宁夏电网实际算例开展方法验证,结果显示,可实现对现有受限线路在新能源出力大发场景下的输电能力提升。     

清洁能源并网下多电源联合运行的策略研究

随着送端电网清洁能源并网容量和直流线路的不断增加,加剧了电网故障后并网的清洁电源发生大规模无序脱网的现象。本文结合送端电网不同电源的特性,首先定义了送端电网清洁电源脱网容量的目标函数和约束条件,然后设定了不同的电源基地运行条件和不同的保护参数下的脱网容量期望区间,形成了多电源联合运行的协调策略;最后通过对某大区电网进行仿真分析,结果表明增大清洁电源附近常规电源的出力能够缓解在电网故障瞬间清洁电源的高压脱网现象,得出了在严重故障下安控切机措施和风电高电压穿越保护相配合的方案能够有效降低清洁电源的脱网容量。     

风光火大型能源基地联合外送优化配置

针对风光火大规模能源基地联合外送问题,提出了大型能源基地联合外送中电源容量优化模型。首先对风光叠加后的功率波动性进行量化分析,采用互补率作为风光互补效益的评价指标,得到最佳风光装机比例;建立以配套火电容量为优化变量的目标函数,同时综合考虑输电网收益、配套火电年费用、输电工程年费用及缺电惩罚费用的优化模型,优化计算中采用遗传算法,实现消纳工程全局经济效益最优的优化目标。应用所提模型对某测试系统进行仿真计算,分析认为通过风光火大型能源基地联合外送,可实现风力发电、光伏发电在时空分布上的互补效益,提高输电工程的通道利用率,实现全局下经济效益最大化。仿真结果验证了所提模型的适用性和有效性。     

基于LCC的风电场群功率输出容量优化方法研究

风电出力的随机性和间歇性等特点,影响了电力系统的可靠性和经济性,因此研究风电功率外送输电容量优化方法,制定规划方案,提高风电输送能力,推进风电外送输电工程的建设以满足大规模风电的外送需求非常必要。首先研究了含风电场群的输电网规划模型方法,然后引入了全寿命周期成本理论,分析了风电场群功率外送输出容量的优化问题、含风电场群的输电网规划与经济性的评价和风电场与输电网规划相协调的规划模型方法。以全寿命周期成本最小为目标提出规划方案,促进含风电场群的输电网优化规划的合理布局。在考虑资金时间价值的基础上,通过对实例分析,验证了所提优化方法具有理论价值和现实意义。     

亚欧洲际输电送端地区电力外送潜力研究

亚欧洲际输电的送端地区(俄罗斯西伯利亚、哈萨克斯坦、蒙古、中国新疆)可再生能源资源丰富,具有大规模开发并利用特高压直流向欧洲负荷中心地区送电的潜力。考虑资源可开发量与本地用电需求发展、建设周期与开发外送经济性、联合外送电源配比约束等因素,构建了亚欧洲际输电送端地区的电力外送潜力分析评估模型。结合各地区资源可开发量与发展规划,估算了亚欧洲际输电的送端各地区电力外送潜力上限,结合未来发展情景与潜力评估模型,研究了给定条件下亚欧洲际输电的送端地区电力外送潜力。     

基于D-PMSG的风火打捆直流外送系统送端功角暂态稳定性研究

风火打捆直流外送是解决能源丰富基地电力消纳问题和负荷中心能源短缺问题的主要方案。研究风火打捆系统送端风电对火电的影响意义重大。本文通过扩展等面积准则研究了基于直驱永磁风力发电机(D-PMSG)的风火打捆直流外送系统送端功角暂态稳定性。当风火打捆系统中D-PMSG输入的功率由受扰严重群减机械功率来平衡的情况下,系统遭受大扰动时,其功角暂态稳定性比纯火电系统的好,且输电方式为直流线路时的功角暂态稳定性比交流输电方式的好。仿真结果与理论分析结果一致,由此可知,由D-PMSG构成的风电场与附近火电厂打捆,经直流线路外送的方案可以提高系统的功角暂态稳定性。     

哈密至郑州特高压直流对受端电网影响分析

哈密至郑州±800 kV特高压直流是我国第1条风火打捆外送的直流工程,也是华中电网受入的第1条大容量直流线路,其建设对华中电网调峰以及安全稳定有较大影响。提出了大容量直流对受端电网的要求,通过分析分区电力平衡及电网结构,论证了哈密受端换流站应落点郑州东部;电力系统运行模拟计算表明华中电网自身调峰能力是可以满足直流送入需要的;电网稳定仿真计算表明华北至华中交流断面是受端电网的薄弱环节,需要加强该断面输电能力或者降低断面输送容量以保证电网安全稳定运行。     

风电并网对南方电网可靠性的影响评估

在同时考虑发电机组和输电线路可靠性的前提下,引入了等效无风电场景,利用蒙特卡洛法来评估风电并网后对系统可靠性的影响,并基于此场景提出在可靠性意义下风电备用需求的计算方法,来量化风电间歇性对系统可靠性的影响。同时随着南方电网风电渗透率逐步增加,需要对风电在规划中的容量效益以及对系统容量充裕度的贡献进行评估,来减小电力供需预测产生的偏差,避免投资浪费,并为今后电力市场改革中容量市场的建立提供数据参考和支持。以上述可靠性评估模型为基础,基于序列运算对南方电网风电可信容量和容量可信度进行评估,并以南方电网实际系统为例,研究风电出力特性、渗透率和风区相关性等对容量可信度的影响。     

基于序列运算的风电可信容量计算方法

风电可信容量是衡量风电对电力系统可靠性贡献的重要标志,准确快速地评估风电可信容量具有重要意义。提出一种基于序列运算的风电可信容量计算方法。通过序列化的方法描述常规机组、风电机组以及负荷的随机性,并利用基本的序列运算实现了考虑风电出力的随机生产模拟,进而通过迭代计算风电可信容量。采用加入风电后的IEEERTS．79算例测试了算法的有效性与快速性。结果表明,与传统蒙特卡罗法相比,所提出的计算方法在保证计算精度的情况下提高了计算速度。利用所提出的方法计算了江苏省千万千瓦级风电基地的可信容量,并研究了虚拟机组的参数对风电可信容量的影响规律。     

西部富水地区考虑网架约束的风电机组可信容量评估

可信容量是评价分布式电源容量价值的重要指标。针对西部某地区风电/水电富集区域处于配电网末端、分布式电源分散式并网、网架结构薄弱的特点,提出该区域与外网不同的运行策略下计及网架约束的风电机组可信容量评估方法,并采用局部电网调度和全局可信容量计算两步算法,计算系统的等效载荷能力,量化分析多类型电源富集区域并网对系统充裕性的影响。以西部某富水地区电网为例,计算了风电机组可信容量,同时研究了局部电网与外部电网3种不同运行方式对系统整体充裕性的影响,并提出相关运行建议。     

风火打捆交直流外送系统区域间输电能力评估

风火打捆交直流外送是一种重要的输电形式，风电出力的波动性以及交直流混联的输电方式对其区域间输电能力的计算提出了新的要求。首先建立了风火打捆经交直流输电通道送往同一受端区域的系统模型；考虑到系统无功充裕度问题，建立了基于改进连续潮流算法的最大输电能力（TTC）计算模型，完成了对其单一样板值的快速求取；在此基础上，综合考虑风电固有的波动特性以及系统内各种不确定因素，采用非序贯蒙特卡洛仿真法对区域间输电能力进行概率评估，并通过实际算例进行验证，发现交直流混联的输电形式可以提高系统的区域输电能力，在合理范围内通过增加风火打捆比例可以提高区域间输电能力，但是当风火打捆比例较高时，只有对现有网架结构进行改造升级，提高线路的输电容量，才能进一步提高系统的TTC水平。     

特大型城市电网大停电的机理和预防对策探讨

基于对历史上发生过的特大型城市典型大停电事件起因和发展过程的分析,指出危及特大型城市电网安全的重要因素。阐述了在输电网负载过重条件下受端电网发电机组状态调整过程中多种电气量相互作用可致使系统状态逐步恶化的电力系统内在的物理特性。结合大容量远距离输电受端电网以及间歇性电源渗透率增大的特点,分别从电网规划设计和运行控制两方面,讨论电网安全分析、安全评估和安全防御的薄弱环节,提出降低停电风险的对策和技术措施,并对电力系统安全三道防线的配置提出了新的阐述和建议。     

考虑直流联络线功率调整的跨区风电消纳模型

为了应对风电在西北地区难以大规模消纳带来的挑战以及当前跨区域电力外送方式存在的问题,考虑直流联络线功率调整以促进跨区域风电消纳成为目前的研究热点。首先以受端电网的直流接入量为目标,优化得到了其直流功率安全接纳限值;然后结合该值以送端电网内火电成本、弃风成本以及直流联络线功率偏差惩罚成本之和为优化目标,同时考虑直流联络线功率的优化以及送端电网内的安全运行约束条件,建立了一个混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming,M IQP)模型;最后以具有高压直流外送通道的西北某电网为例对模型进行了验证。仿真结果表明所提模型能够促进风电的跨区域消纳,提高互联系统的经济性。     

高电缆化率对直流受端输电网谐波传递特性的影响

电缆线路占比增加将使直流受端输电网谐波传递特性发生改变。首先提出了电缆化率的概念,并推导出准确计及电缆化率的输电线路谐波模型,继而建立了计及电缆化率的交直流谐波经直流逆变站出线传递的谐波电压传递系数模型。最后,以上海宜华直流输电工程为例详细分析了在不同直流逆变站出线方式下电缆化率对直流受端输电网谐波相互传递特性的影响。研究结果表明：直流系统与受端输电网谐波相互传递特性受直流逆变站出线方式、线路参数、电缆化率及谐波频次制约;电缆化率增加会引起谐振频率左移,高频段谐波偏移程度更显著;所推导模型可根据线路实际参数、电缆化率定量分析谐波放大程度,作为未来受端输电网电缆线路规划及建设的重要依据。     

风电功率外送输电容量规划的经济性研究

随着风电规模的不断增加,受既有电网传输容量的限制,将导致大面积弃风,解决这一问题的有效途径是建设风电功率外送通道。因此,对于风电功率外送输电容量的规划是一项重要的研究课题。通过构建输电工程的经济效益评估模型,提出了基于风电功率分布特性与输电工程经济性的风电功率外送输电容量的规划方法。最后,以某区域实际电网系统为例,对所提出的方法进行验证,在减少输电工程投资成本的同时可以有效地增加输电工程的经济收益。     

海上风电经VSC-HVDC系统受端电网不对称故障抑制策略

海上风电经柔性直流输电技术（即基于电压源换流器的高压直流输电系统,VSC-HVDC）送出系统中受端电网故障不仅影响受端换流站交直流侧系统的运行状态,严重情况下也会阻碍送端换流站和海上风电机组的正常运行。针对这一实际问题,分析了海上风电经VSC-HVDC送出系统中受端电网发生不对称故障的传播机理,提出了一种基于Lyapunov函数方法的负序分量抑制策略。首先,建立了海上风电机组经VSC-HVDC送出系统的拓扑结构,并分析了受端电网发生不对称故障的传播机理。其次,根据受端换流站的数学模型推导出满足Lyapunov函数全局稳定性的负序开关函数,并求解出开关函数的系数,进一步设计出相应的Lyapunov函数控制器。最后,基于MATLAB/Simulink软件仿真将所提策略与传统PI控制进行对比,验证了所提策略的正确性和有效性。