适应多直流馈入受端电网的柔性直流配置方法

远方清洁能源经直流大容量远距离送入负荷中心是电网的发展趋势。加强交流网架等传统措施已不能满足多直流馈入受端电网安全稳定运行需求,迫切需要研究柔性输电新技术的应用可行性。首先分析了多直流馈入受端电网安全稳定运行面临的风险与挑战。结合柔性直流输电技术优势,针对潮流分布不均导致的交流断面输电能力受限问题,提出了支撑断面输电能力最大化的柔性直流布局方法,并量化了柔性直流并网后断面输电能力提升效果。针对交流故障诱发多回直流同时换相失败问题,提出了降低两回直流同时换相失败风险的柔性直流配置方法,并量化了诱发两回直流同时换相失败的交流系统故障区域降低效果。以河南电网实际数据为例验证了所提方法的有效性。在关键输电断面配置柔性直流可充分挖掘现有输电设备潜力、提升断面输电能力,显著缩小引起两回直流同时换相失败的交流故障区域范围,提升电网安全稳定运行水平。     

适应大规模新能源友好送出的直流输电技术与工程实践

随着能源转型需求增长及新能源快速发展,中国能源结构与电力系统结构正面临着巨大变革。为了适应大规模新能源送出需求,构建以新能源为主体的新型电力系统,迫切需要研发应用灵活可靠的输电技术,基于电力电子设备的直流输电技术重要性日益凸显。目前,中国正在应用的直流输电技术包括常规直流输电技术、柔性直流输电技术及混合直流输电技术。文中基于中国直流输电技术发展和工程实践,归纳分析了大规模新能源经直流送出技术在工程应用中的关键问题,探讨了若干技术方向,为新能源送出技术发展提供了参考。     

应对UHVDC送端电网新能源大规模脱网的频率紧急控制

我国特高压直流输电(UHVDC)的快速发展及新能源发电占比的不断提高,有力支撑了国家的能源战略转型。但由于新能源机组的涉网保护性能较差,在新能源集中接入的直流送端电网,发生交直流故障后容易导致新能源大规模脱网,给电网的暂态频率安全保障带来极大挑战。文中首先分析UHVDC送端电网新能源大规模脱网的故障过程;然后针对现有应对新能源脱网措施的不足,根据故障过程特征提出利用直流换相失败等信息作为触发条件的频率紧急控制技术方案及实现方法;最后搭建西北电网的仿真算例,验证了所提方法能有效应对交直流故障引起的新能源大规模脱网,大幅提升送端电网的UHVDC输电能力及新能源消纳。     

基于线间潮流控制器的省级电网断面潮流优化研究

随着经济社会的发展,我国部分省级电网断面潮流不均的问题日渐突出.以江苏电网为例,由于电源和负荷在地域上呈逆向分布,省内整体呈现"北电南送"的输电形势.随着新能源大规模不断接入以及区外来电规模的增大,江苏现有北电南送通道的输电能力将难以满足后续新能源进一步接入的需求.本文首先阐述了线间潮流控制器的原理,随后分析了江苏电网北电南送断面潮流分布特征.针对北电南送输电通道潮流分布不均、存在输电瓶颈的问题,提出了3种基于线间潮流控制器的断面潮流优化方案,并通过仿真给出了断面潮流优化验证结果.最终,给出了线间潮流控制器在江苏电网应用的工程方案设想.经分析,线间潮流控制器的装设可以很好地提高江苏北电南送断面的输电能力,极大地增加苏北苏中地区新能源消纳能力,社会经济效益显著.     

未来高压直流电网发展形态分析

发展高压直流电网对大规模电能的远距离输送、促进新能源的并网及消纳、提高区域交流互联电网的安全稳定性具有重要意义。该文首先综述了直流输电技术的最新研究进展,总结直流电网的特点,探讨了直流电网的研究现状。在此基础之上,提出一种考虑我国能源资源及负荷分布特征的大规模新能源接入高压直流电网的典型拓扑结构,并指出发展高压直流电网的技术需求。结合我国目前电力系统的特征和直流电网的技术需求,分别从高压直流电网的新型关键设备、新型控制保护技术、可靠性评估和标准体系等方面展开分析,阐述了相关技术目前的研究基础和后续研究的重点方向,为我国直流电网的研究和建设提供技术参考。     

应用柔性直流输电技术提升大电网弱交流断面输电能力探讨*

交流电网远距离输电存在的功角、电压稳定性问题制约了交流断面输电能力,因此探讨利用柔性直流输电与现有交流输电并列运行实现电力输送,并结合具体电网分析了输电能力。研究结果表明,柔性直流输电可大幅提升原有交流断面的输电能力,未来随着柔性直流输电成本降低,在提升大电网弱交流断面输电能力方面具有广泛的应用前景。     

能源转型下的未来交流和直流联合运行模式及发展趋势探讨

随着全球能源向低碳化转型,电力系统“源”、“荷”特性发生深刻变化。“源”侧加速向新能源发电为主导方向发展;同时,电能替代的推进使“荷”侧规模及特性产生本质改变。生产与消费环节的双重变革,为传统的电网形态带来了巨大挑战。该文从支撑能源转型需求出发,基于交流系统和直流系统自身技术特点,探讨如何构建适应于未来电网发展的交流和直流联合运行形态。首先,概述交流和直流的本征特性,分析两种技术的适用范畴;其次,针对高比例新能源、灵活负荷等接入电网带来的电力平衡、系统稳定、谐波谐振等关键问题,阐明不同交流和直流组合形态的解决或改善效果;最后,针对不同区域的应用场景,提出未来交直流联合运行模式的发展路径,为“双碳”目标下新型电力系统的构建提供参考。     

先进交直流输电技术在中国的发展与应用

人类社会的发展进步对能源供给和使用模式提出了新的要求。大规模化新能源电力传输,能源供需广域平衡,大容量高效变流等新技术需求相继涌现,对传统的电力输送技术带来了深刻变革与挑战。先进交直流输电技术是在传统输电技术的基础上,通过新的技术来提升输送能力和效率,实现高效、智能、环保的电能传输。文中针对我国基于电力电子技术的先进交直流输电技术发展情况,总结灵活交流输电、特高直流输电、柔性直流输电及直流电网等先进输电技术的发展历程、取得的成果,并指出未来相关技术领域今后的重点发展方向。     

特约主编寄语

随着能源系统正在不断向低碳化转型,风电、光伏等清洁能源发电占比不断增大,传统电网的结构形态也需要随之变化,其灵活性和可控性也需要进行提升。柔性直流输电技术的出现,为电网灵活可控、远距离大容量输电、高效接纳新能源提供了新的手段。尤其是采用柔性直流技术可以很方便地构建直流电网,使得电能的直流网络化传输成为可能,在延续100多年的交流电网之外,开始出现了新的电网形态。     

“直流输电与直流电网”专栏征稿启事

正随着未来能源格局的深刻变化,传统的电力装备、电网结构和运行技术等面临着巨大的挑战,基于常规直流及柔性直流的多端直流输电和直流电网技术被认为是解决大规模可再生能源消纳问题的有效技术手段之。鉴于近年来已有许多学者投入大量精力研究直流输电及直流电网技术,我刊从2013年第9期起辟"直流输电与直流电网"专栏,集中刊登该领域的     

高比例可再生能源电力系统的协同优化运行技术展望

近年来,随着风力发电和太阳能发电的大规模快速发展,以及交流、直流输电线路的不断建设,中国电力系统呈现高比例可再生能源和交直流混联电网两大重要特征和趋势。在分析国内外研究现状及存在问题的基础上,文中从源—荷双重不确定性的交直流混联系统态势感知、考虑宽频带稳定约束的大规模可再生能源集群并网协调控制、高渗透率可再生能源配电系统源—网—荷交互的灵活重构与协同运行、高比例可再生能源并网的交直流混联系统多尺度运行优化与决策等四个方面,提出了含高比例可再生能源电力系统协同优化运行方面亟待研究的关键技术内容,构思了研究方案,并对其难点问题与挑战进行了展望。     

交直流混联大电网仿真技术现状及面临挑战

随着我国特高压交直流工程陆续投运,系统“强直弱交”问题突出,交直流、多直流、送受端之间的交互影响日益显著,电网运行复杂度迅速增加,对电网仿真的规模、精度和速度提出了更高要求。从电力系统建模、多时间尺度仿真、数模混合实时仿真3个方面梳理了仿真技术现状,针对交直流混联大电网发展需求,分析了仿真技术面临的挑战。指出提高直流、新能源、柔性交流输电系统（flexible alternative current transmission systems,FACTS）和负荷等复杂模型的建模精度,扩大电磁暂态仿真规模,提高大规模电网仿真效率,将是提高大电网仿真能力的研究重点。     

电力系统继电保护与安全控制面临的挑战与应对措施

高比例波动性新能源接入电网、交直流特高压远距离输电以及大量电力电子设备的应用给现有电网继电保护和安全控制带来严峻挑战。电网发展对现有技术带来困难的同时也对我国长期以来形成的电力系统“三道防线”安全防御体系提出了更高的要求。首先,详细分析了电力系统继电保护与安全控制系统在新型电网环境下面临的各种挑战及其形成原因。然后,归纳总结了能够应对这些挑战的有利环境基础与技术条件,并为技术发展与科学研究指明了方向。最后,探讨研究了新型保护的工作模式、保护新原理、保护信息共享、保护与电网安全控制的协同技术、电网预防性控制功能,并建立了实现信息共享且能良好适用新技术的“区域协同+分布自治”新型电力系统安全防御体系。     

直流电网在我国的应用技术分析

随着能源危机与环境问题的日益加剧,世界各国将重点逐渐转向可再生能源的大规模开发与利用.针对大规模可再生能源接入传统交流电网带来的稳定性问题,参考国内外直流电网技术研究成果,深入分析直流电网的特点和适用性,提出利用直流电网网架结构在我国发展大规模可再生能源.通过对比分析传统特高压交直流输电与直流电网技术的特点和适用范围,深入探讨中国直流电网未来发展模式,并指出了直流电网目前亟待解决的关键性问题.     

考虑深度嵌入聚类多场景的城市输电网规划综合评估方法

现有电网规划评估大多针对特定如高峰负荷场景展开,聚焦于新能源占比较低的传统电力系统无法满足新型电力系统运行场景多样化需求。提出了基于D-vine Pair-Copula和深度嵌入技术的不确定性场景生成和聚类方法,挖掘评估过程中需要考虑的有限场景。针对城市输电网,构建了综合评估指标体系,涵盖多场景下的经济性、安全可靠性、灵活适应性、环保性、新能源消纳能力、交直流强度6个方面,考虑了电力电子化、高比例新能源等的城市电网新特征,指标均能够在规划阶段通过潮流计算、短路电流计算等获取。采用基于组合权重模糊数学和雷达图的综合评估方法,以我国某城市输电网为例验证了方法的有效性。     

直流电网核心装备及关键技术展望

直流电网技术是解决区域内高比例可再生能源并网和消纳问题的有效技术手段,但构建直流电网将面临技术、装备和标准等方面的诸多挑战。基于直流电网的技术特点,分析了高比例可再生能源并网、远海风电并网、直流配电网等3种典型应用场景,详细阐述了直流电网关键技术和核心设备的最新研究进展,研究提出了直流电网技术的发展方向,分析了未来直流电网发展需要研究的关键技术,指出未来随着直流电网基础理论体系的完善,以及关键技术、核心设备的突破,直流电网技术将在全球广泛互联的能源网络中发挥更大的作用。     

特高压远距离大容量云电送粤中的稳定问题研究

云电送粤特高压直流输电嵌入交流系统运行,将使送端云南电网面临诸多挑战,其中涌现出的若干稳定问题将对送端电网的安全稳定运行产生重大的影响,亟待深入的分析和研究。介绍了送端云南电网的特点,并分析了云广特高压系统投运后,云南电网将面临交直流相互影响、直流潮流转移导致的电网稳定问题以及送端电网的高周问题。提出针对这些问题的部分研究思路和内容,包括建立全电磁暂态仿真平台开展交直流相互影响的研究;从暂态稳定、电压稳定和低频振荡3方面研究云南电网潮流转移中的系统稳定问题;针对电网高周问题,以机理分析为基础,开展云南电网高周协调控制策略的研究工作。     

高比例新能源接入下送端电网直流闭锁过电压分析与抑制策略

近年来,以风电和光伏为主的可再生能源发电技术发展迅速。考虑到可再生能源资源富集区域和重负荷区域之间存在空间上的分布差异,高压直流输电被证明是一种能够有效将电力进行远距离传输以提升可再生能源消纳的技术。高压直流输电系统的直流闭锁故障,特别是直流双极闭锁故障,会导致送受端交流电网中产生过电压浪涌,进而可能导致发电机脱网运行。文中建立了直流闭锁故障下送端交流电网中过电压的数学模型,分析了可再生能源发电设备的无功功率对直流闭锁下电网过电压的影响,进而以送端电网的无功功率裕度最大为目标提出了一种最优有功出力分配策略。基于Matlab/Simulink,设计了一个案例来验证所提出的最优有功出力分配策略减少直流闭锁下电网过电压的有效性。     

上海电网新技术应用展望

随着上海高新技术企业的发展和信息化社会的建设，用户对电能质量提出了更高的要求；上海电网目前的输电走廊和变电站选址已经非常困难，电网建设也常因此受到影响；在厂网分离的条件下，电网的安全稳定运行也面临着巨大的挑战。面临这些挑战，对上海电网的技术要求也就更高了。在介绍上海电网的现状、分析电网的特点和所面临的问题基础上，从上海电网的实际和需求出发，对大容量交直流输电技术、灵活交流输电技术、信息管理技术、全寿命周期管理等新技术在上海电网中的应用前景作了展望，这些技术涵盖了电力系统的规划、建设、运行和管理等多个方面，对上海电网发展和新技术应用有指导意义。     

交直流混联电网下直流输电系统运行面临的挑战及对策

目前,国家电网公司已经投运了十三回特高压直流输电工程和多回常规直流、柔性直流工程,实现了大区电网之间利用远距离直流和背靠背直流的异步互联,形成了复杂的大型交直流混联系统.该文从直流输电控制保护基本特性出发,分析了直流系统与交流系统、直流系统与新能源之间的相互影响以及直流系统对电网三道防线的影响,总结了近年来由于多回大容...