美国可再生能源特征及其面临的技术挑战

以风能为基础介绍了美国可再生能源的发展情况,分析可再生能源的特点,给出了当前所面临的电源、输配电和标准等规划问题,并分析了可再生能源并网的频率和电压等运行问题。总结了美国发展可再生能源的措施和成果,认为中国发展可再生能源,必须研究提高可再生能源的利用率、能源供应的预测精度,以及电压稳定性等问题。     

新能源并网谐振过电压分析

基于新能源发电技术的快速发展,新能源发电所占比例呈逐年增大的趋势。新能源通过逆变装置接入后会给电力系统注入谐波,当其大规模并网后谐波含量丰富,可能会有谐振过电压的潜在风险。首先,针对光伏并网系统建立谐波数学模型,对单个新能源场站接入系统进行谐波分析,分析逆变器参数、线路参数及电网等效阻抗对谐振后系统电压产生的影响;然后,对多个新能源接入系统进行谐波分析,探究新能源不同规模接入时系统谐振变化规律及对系统电压造成的影响。     

电网多时间尺度接纳可再生能源能力评估指标体系

以风光为代表的非水可再生能源发电出力具有波动性和随机性,这使得电网在日常调度中将风光发电出力视为负负荷,系统内风光比例的增多会增加不可控因素,使得电网接纳风光发电能力受到限制。限制因素包括电网调峰能力、电网调频能力、风光出力特性、负荷特性、电网外送通道等,构建电网接纳可再生能源能力评估指标可以反映电网的"饱和程度",为电力系统的规划运行提供参考和评价依据。根据影响电网接纳能力的多种因素构建多时间尺度的电网接纳可再生能源能力评估指标体系,分别从电网短期、中期和长期3个时间尺度,兼顾系统运行安全和经济因素,系统地评估电网接纳能力。通过指标量化值反映电网对不同比例的可再生能源的接纳程度。     

可再生能源系统并网过程的新型谐波估计方法

针对电网的谐波干扰,提出了一种在锁相环(PLL)中有效估计和消除电网谐波的方法。这种谐波估计算法的设计主要用于电网连接的新能源系统(RES),采用负反馈,在使用虚拟阻抗和下垂控制的基础上来估计每一个高次谐波成分。这种方法先消除没有估算之前的电网电压谐波,然后将滤波后的信号通过分频控制来得到电网电压分量的相位差,然后通过d,q坐标系即可运用很少的运算精确估计出电网电压的谐波,仿真和实验结果表明该算法实现非常快,且能对公用电网的相位、谐波进行精确估计。     

高弹性电网下新能源消纳研究

为制定新能源合理性发展战略,文中提出了一种高弹性电网下新能源消纳方法。首先,分析了新能源并网影响;然后,构建了高弹性电网下新能源消纳框架,通过电源、电网和负荷方面协调调度,提升新能源消纳能力,并提出多种新能源消纳项目;最后,通过案例仿真采用“移动变压器”和退役电池接入方案减小等效负荷峰谷差,提高系统调节能力,通过移动变压器灵敏性分析得到退役电池最佳配置容量,结果证明了所提方法对新能源消纳的促进作用。     

可再生能源发电对电网运行经济性影响分析

随着我国能源结构改革的推进,可再生能源并网电量持续稳定增加,可再生能源发电对电网运行经济性影响越来越大。在详细分析可再生能源发电对电网运行经济性影响因素的基础上,提出一种基于系统动力学的可再生能源发电经济效益模型,并进行系统仿真,仿真结果与实际可再生能源并网运行情况相符,验证了所提模型的可行性。     

基于大规模可再生能源接入的直流电网技术分析

直流电网技术是解决我国大规模可再生能源并网问题的有效技术方法之一。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。结合中国能源和负荷的实际地理分布深入探讨可再生能源在中国未来发展模式,并指出了直流电网目前亟待解决的关键性问题。     

新能源集中并网下大规模集中式储能规划研究述评

随着新能源的大规模集中式并网,新能源的消纳难题愈发突出。作为高比例可再生能源电力系统中的重要组成部分和关键支撑技术,储能的规模化应用有利于提升系统的灵活性、经济性及安全性。然而,当前综述多是侧重于对储能技术归纳总结,很少对储能规划方法,特别是大规模储能在源-网侧配置方法进行全面的梳理。因此,首先对大规模储能纳入电力系统规划后整体影响进行分析,总结归纳出储能在电力系统中的应用场景,并分析储能的引入对规划问题建模的影响;然后,分别从大规模储能源侧/网侧规划以及考虑大规模储能的源网协调规划两个方面展开论述;最后,探讨当前大规模储能规划的重点问题,并对其前景做出展望。     

Letter to the Editor: Stability Concerns in Smart Grid with Emerging Renewable Energy Technologies

Abstract

The environmental concerns due to conventional power plants have given impetus for widespread utilization of renewable energy based distributed generation technologies. As a consequence, the concepts pertaining to a smart grid with advanced functional architecture are evolving to incorporate these technologies. Many such smart grid strategies are focused on maximum utilization of renewable energy sources compared to conventional fossil or nuclear fuels for meeting real-time load demand. The diverse characteristics of renewable energy based distributed generation technologies compared to conventional power plants have led to many operational stability concerns for the smart grid. This article discusses these stability concerns in smart grid with distributed generation technologies.     

一种可再生能源并网的最大容量边界计算方法

可再生能源大规模接入电网是一种解决当前世界面临的能源和环境问题的有效方法,但是也给电网的安全运行带来了新的问题.该文首先通过引入支路电流作为电力网络方程的状态变量,进而建立了可再生能源接入电网的最大容量边界条件方程,组成了用于计算可再生能源接入最大边界容量的方程组;然后求解该方程组得到在给定负荷情况下可接入的可再生能源...     

智能电网环境下可再生能源发电并网机制研究

发展智能电网及可再生能源发电技术逐渐成为解决当前能源危机的重要途径之一,同时智能电网的建设也为可再生能源发电的安全并网提供了可能。基于智能电网和可再生能源的基本特征,分析研究了智能电网环境下可再生能源并网运行的相关问题,提出了可再生能源发电并网的主要运行机制,为可再生能源发电并网提供一定的理论支撑。     

含新能源接入的柔性直流电网启动策略及仿真

以新能源大规模接入为目标,以多端柔性直流输电技术为支撑,提出了一种用于汇集风能、太阳能等多种新能源的柔性直流电网拓扑。首先,设计了通用的直流电网启动策略,然后基于机电暂态计算结果为该直流网络设计了稳态运行工况,并针对性地模拟了直流线路单极接地故障、交流线路故障和风机大规模切除3种暂态运行工况。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建该直流电网模型,仿真验证了启动控制策略和稳态潮流分布,结合仿真波形对电网暂态特性进行了讨论和分析。     

河西地区新能源与电网发展之间的问题分析

针对河西地区大规模新能源建设发展引起的发电企业之间及发电企业与电网企业之间的矛盾进行剖析,提出了解决问题的方法和建议,指出政府应综合协调兼顾各方利益,对新能源、常规电源、调峰电源以及电网建设统筹规划、科学配置、有序发展,营建和谐电网,使新能源、常规电源及电网发展相互促进,逐渐步入良性循环的共同发展轨道。     

计及多能源分频互补的新能源并网调度优化

风电、光伏发电等新能源电力的强波动性、弱支撑性给电力系统稳定性带来不利影响。为此,在研究风电、光伏出力随机波动特性的基础上,通过离散傅里叶变换(DFT)分析补偿风、光电联合出力的电力曲线功率频谱密度,提出利用火电、水电、储能等多能源分频补偿控制模式以应对高比例新能源并网波动问题。首先利用两次小波包分解将波动补偿量分解为低频、中频与高频分量;然后以年运行成本最小化为目标在引入波动量罚系数的基础上根据不同能源机组出力特性优化不同补偿机组容量。通过对西部某地区风电场群及光伏电站数据进行分析,验证了所提调度优化方法的正确性和可行性。     

新能源接入电网的断面传输方式聚类分析

传统电网运行方式下制定输电断面限额时,为保证安全性,主要考虑最严重电网运行方式。这种处理方式不能适应高占比新能源电网运行方式复杂多变的特点,存在包含运行方式情景不足和安全裕度过大等问题。为此,提出新能源接入电网的断面传输方式聚类分析方法。首先,基于历史统计信息找出电网关键断面,并通过相关性分析挖掘出影响电网关键通道传输能力的关联因素;然后,根据关联度指标对关键因素进行排序,并根据排序靠前的关键因素对电网运行方式进行聚类划分;接着,依据聚类划分结果对该边界方式下各级断面输电限额进行优化,以提升电网输送能力。最后,通过中国西北电网仿真分析验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于系统动力学评价的可再生能源并网保障机制

我国具有丰富的可再生能源资源,近年来,我国可再生能源装机规模不断提高,可再生能源发电量不断增长,与此同时,我国可再生能源发电也不断面临着新的挑战.在系统介绍我国可再生能源发电发展现状的基础上,分析可再生能源发电及其并网发展的特殊性.通过分析可再生能源并网保障机制中的行为主体之间的关系及其系统行为作用机理,建立可再生能源并网保障系统动力学评估体系,在并网保障机制不同情景下模拟各行为主体的系统行为,提出促进我国可再生能源并网发电规模化发展的技术、政策、经济层面的措施、建议,以期为我国可再生能源并网发电的研究和发展提供参考和帮助.     

新能源同步机与调相机在高比例新能源电网中应用的比较

针对高比例新能源电网的电压稳定问题和新能源脱网风险,新能源同步机(Motor Generator Pair,MGP)系统和调相机均能发挥重要作用。为对比二者的动态特性,本文介绍了MGP结构和控制策略,分析了MGP的无功调节原理和机械隔离作用。推导了调相机的动态调节特性及无功调节能力的影响参数。在PSCAD中分别搭建了MGP和调相机接入新能源并网系统的仿真模型,对比了不同故障情况下MGP和参数优化前、后调相机的动态特性,结果表明MGP和调相机都具备抑制电压跌落的能力,而MGP的机械隔离作用可以隔离故障对逆变器和新能源机组的大部分影响,防止新能源大量脱网。     

考虑新能源发电与储能装置接入的智能电网转供能力分析

可再生能源发电和新型储能系统接入电网后使得N 1重构路径的选择更为复杂,为解决此背景下智能电网转供能力的计算问题,在对二者时变运行特性分析的基础上,提出基于智能电网转供能力指标体系的N 1恢复模型,通过对转供能力指标计算公式线性化处理,并结合基于拓扑模型简化的人工智能(artificial intelligence,AI)优化算法,利用优化调整电网、可再生能源发电、新型储能系统的运行方式,实现电网N 1后转供能力最大。最后,以某实际典型电网为例,分析可再生能源发电和新型储能系统接入电网对提升系统应对N 1故障能力和实现负荷有效转移的作用,验证了转供能力指标对于定量描述智能电网自愈特性的有效性。     

基于智能电网调度控制系统基础平台的新能源优化调度

针对中国新能源大规模集中式开发的现状,分析了开展新能源调度的必要性以及新能源调度的特点。鉴于目前传统调度技术支持系统功能已无法应对大规模新能源并网给电网调度运行带来的挑战,介绍了一种基于多时间尺度的新能源协调优化调度方法,包括年/月度新能源电量计划制定、日前及日内滚动优化调度,并基于正在推广应用的智能电网调度控制系统基础平台设计开发了新能源调度技术支持系统。通过该系统可实现对新能源进行多个时间尺度的协调优化调度,逐步减少新能源预测误差带来的影响,保证了新能源的最大安全消纳。研究成果已在全国16个网/省级电网实现了应用。