“十三五”电力规划中新能源大规模外送的安全稳定问题

"十三五"期间国家科学推进远距离、大容量电力外送,特高压快速发展,《电力发展"十三五"规划》中提及的东北扎鲁特—山东及华北胜利—锡盟特高压外送工程等都为重要的电力外送通道,规划中的电网格局将出现大规模汇集电力通过直流送出、大规模新能源接入及交直流并列运行等特征,直流输送容量的提升将给电网安全稳定带来新的挑战和问题。依托国家电网仿真中心,从特高压交直流大规模电力外送的暂态稳定性方面进行安全稳定校核,剖析大规模电力外送给电网所带来的一系列新问题,提出可能的应对措施,有效解决国家电网"十三五"规划电网中大规模电力外送通道面临的主要安全稳定问题。     

保障系统安全稳定的电网构建应对策略研究

“十三五”期间,中国的特高压交直流工程跃进式发展、东中部地区仍是电力负荷中心、大型能源基地进一步西移和北移,这些典型特征使得电网构建过程中的系统安全稳定问题面临新的挑战。针对中国现状电网的安全稳定问题,吸取现状电网安全稳定经验教训,剖析电网发展可能带来的安全稳定问题,统筹考虑送端电源基地与受端负荷中心、特高压与500 kV、交流与直流的协调关系,兼顾过渡期,提出电网构建应对策略,保障系统安全稳定。     

“十三五”输电网发展重点研究

十三五”是中国全面建成小康社会的关键时期,是实现能源电力发展方式转变的重要战略机遇期。根据中国“西电东送、北电南送”电力流特点,未来国家电网发展将呈现东北、西北、西南为送端,华北、华东、华中为受端的基本格局。在总结分析“十二五”国家电网发展成就的基础上,系统阐述了电网发展面临的形势和任务,提出“十三五”期间国家电网发展重点,要加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网,促进大型煤电、水电、核电、可再生能源基地集约开发,实施大规模、远距离输电,实现能源资源在全国范围优化配置,推动能源结构调整和布局优化,促进资源节约和生态环境保护,保障能源可持续安全供应。     

华东电网“十二五”期间的工作任务

十二五期间,国家电网将把特高压发展作为重中之重,建设联接大型能源基地与主要负荷中心的三纵三横特高压骨干网架和13项直流输电工程,形成大规模西电东送、北电南送的能源配置格局。同时推进各区域、省级电网主网架建设,实施电网升级和智能化改造。到2015年,基本建成坚强智能电网,形成以三华为坚强受端,以西北、东北电网为坚强送端的三大同步电网。     

特高压直流分层接入方式在多馈入直流电网的应用研究

随着我国特高压交直流技术的广泛应用,多馈入直流集中落入受端负荷中心将是未来我国电网发展所面临的重要问题。为从电网结构上有效解决多馈入直流系统的问题,提出一种特高压直流分层接入交流电网的方式。研究分层接入方式直流多馈入短路比计算方法的适用性,从理论上对比特高压直流不同接入方式下多馈入直流电网的系统特性,证明特高压直流分层接入方式有助于提高多馈入直流系统的电压支撑能力,引导潮流在1000kV与500kV层级间合理分布。结合国家电网规划,仿真验证了特高压直流分层接入方式的优势。     

首个“十三五”电网规划发布拉动电力装备市场新格局

国家能源局日前发布《南方电网发展规划（2013-2020年）》（以下简称《规划》），这是国内首个“十三五”电网规划，明确南网发展以直流为主的西电东送技术路线，形成适应区域发展、送受端结构清晰、定位明确的同步电网主网架格局。     

特高压直流输电技术的主要特点

特高压直流输电技术的主要特点：（1）特高压直流输电系统中间不落点,可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下,采用特高压直流输电,实现交直流并联输电或非同步联网,电网结构比较松散、清晰。（2）特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流,按照送受两端运行方式变化而改变潮流。     

特高压直流输电对系统安全稳定影响研究

以金沙江一期、锦屏梯级水电基地外送采用特高压直流输电方案为依托,研究了2015年前后大容量直流馈入华东、华中、华北交流同步电网对处于交直流并列运行系统的安全稳定影响。分析了特高压直流发生单一及严重故障时交流输电通道及受端电网承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平;送、受端换流站近区交流系统发生单一或严重故障对直流系统的影响及系统的安全稳定水平;交流通道加装静止无功补偿器(SVC)、系统负荷特性变化、增加直流功率调制功能情况下特高压直流双极闭锁时系统的安全稳定性。     

青海交直流混合送端电网暂态稳定性分析

随着西北地区大容量高压直流电网的逐步投运,青海作为清洁能源大省将呈现出交直流混合外送的送端电网结构,特高压大容量直流对送端交流电网暂态稳定性的影响日益显著。研究了青海光伏直流外送通道与750 kV交流电网的耦合特性、青海电网交直流混合外送能力、电源分布及换流站接入方式对交流外送能力的影响。研究结果可为青海光伏发电通过特高压直流和750 kV交流混合外送提供依据和参考。     

特高压直流输电技术的主要特点

（1）特高压直流输电系统中间不落点,可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下,采用特高压直流输电,实现交直流并联输电或非同步联网,电网结构比较松散、清晰。     

区外直流特高压送大区电网电能消纳方式分析

随着互联电网的发展,跨区输电交易日益增加,区外电力送大区电网面临着电能消纳优化配置问题。基于此,提出了就地消纳、按各省火电装机容量比消纳、按各省负荷比消纳、按各省负荷与各省负荷中心到特高压落点的电气距离比消纳等4种消纳方式,定义了计及电价、碳排放的综合经济性指标,并利用火电替代率和火电出力率对消纳方式进行量化评估。选取华中电网作为大区电网,以特高压天中直流送华中电网为例进行分析,针对不同输电容量、丰枯条件和负荷空间给出相应的省间消纳方式,为区域电网调度运行部门提供依据和行之有效的定量决策手段。     

特高压对提高华东电网输送能力的作用分析

随着华东电网负荷水平、装机容量和输变电规模的进一步扩大,大电源送出和500kV电网短路电流控制成为电网规划必须考虑解决的问题.根据华东电网发展规划,在国家电网公司总体规划指导下,"十一五"期间将开始建设特高压电网.结合华东电网皖电东送淮南-上海输变电工程,通过对不同方案比较计算,就特高压全压、降压和500kV方案的输电能力进行了分析,就特高压线路对华东电网提高输送能力的作用提出了建议,对特高压线路导线截面选择提出了设想.     

宁东直流山东侧电网稳定控制措施研究

为了研究宁东直流双极故障对华北—华中电网同步安全稳定性的影响,在理论分析特高压交流试验示范工程静态稳定极限基础上,对宁东±660 kV直流工程与特高压联络线输送功率的耦合关系进行了深入分析,研究直流双极闭锁对特高压联络线潮流峰值的影响。基于实际电网算例,指出山东电网负荷模型是影响计算结果的重要因素,提出了宁东直流投运后山东电网稳定控制措施及配置实施方案,通过仿真验证了控制措施的有效性。提出了采用直流调制的方法提高华北—华中电网稳定水平。研究成果可为今后跨区电网稳定控制系统的实施提供参考。     

基于最优组合赋权法的特高压交直流输电适用范围研究

随着特高压输电网建设规模的日益扩大,合理规划输电网中交直流输电方式成为一个迫切需要解决的问题。以基于输电能力的特高压交流和直流输电适用范围作为研究对象,考虑交直流输电特性,建立了反映功率传输特性、安全稳定性、经济性等因素的交直流输电方式的评价指标,采用基于最优组合权重方法,对“点对网”情景下1 000 kV特高压交流和±800 kV特高压直流输电模型进行评估,得到了这2种输电方式适用范围。本文提出的方法和模型为未来特高压电网规划,特别是为各大能源基地外送输电方式的选择提供参考依据。     

交直流电力外送通道的协调控制分析

针对高压直流大功率运行时发生换相失败、再启动等故障可能引起大量不平衡功率在送端交流电网涌动甚至造成交流电网解列的问题,对比了受端故障引起的直流故障与人工设置直流故障的影响,发现用人工设置直流两次同时换相失败代替扫描受端交流故障可兼顾安全性和可操作性。比较了定功率总和情况下直流不同功率组合故障时对送端交流断面的功率冲击,提出了用直流功率之和作为分档标准。分析了送端电网开机位置及容量对直流冲击的支持作用,提出了送端交流电网开机容量分档控制策略。应用PSASP软件分析了满足直流满功率运行对交流外送断面的约束以及保证交流外送断面能力对直流功率的需求。提出了交流断面的预控策略,在保证电网安全的基础上可提高交直流协调外送能力。     

建议直流远送/稳控互联各大区强化的同步网,避免全国1 000 kV联网

建议按现行稳定导则的分区原则、继续运用直流输电实现直流远送/稳控互联各大区强化的同步网,这比全国1000kV联网安全、经济。认为交流1000kV线路用于长距离输电不如直流输电,用于中、短距离输电不如同塔双回500kV紧凑型线路,特别是交流1000kV线路的安全性和环保性都不如其他两者。结合美国2030年联网预想、欧洲电网可行性研究和联合国的联网文件,分析世界电网长远发展趋势,将来都不会在现有电压电网上再叠加交流1000kV电网。应继续通过直流输电保持分区独立、贯彻分层原则,强化和充分发挥各级电网和线路的输电能力,同时从电网规划开始采取有效的方法解决短路容量和直流多落点问题。     

中蒙直流输电工程送端孤岛频率控制问题

蒙古煤电资源通过中蒙直流输电工程直接送往我国华北电网京津唐负荷中心地区,直流输电系统送端采用"孤岛"运行方式。针对直流系统故障、受端地区交流系统故障后出现的送端频率快速上升问题,研究了利用安全稳定控制系统、机组高周切机保护、直流频率控制解决送端系统频率问题的有效性,并提出上述措施间协调配合的控制方案。仿真分析表明,利用综合控制手段能够较好地解决送端系统频率稳定问题,提高系统的稳定性。     

多分层直流馈入的特高压环网开断运行特性及安控措施

某受端省级电网的特高压交流环网投运后,为多特高压直流分层接入、满功率消纳提供了条件,受端特高压交直流以及1000 kV/500 kV交流电网之间的耦合强度加大。为保证故障后特高压交直流电网的可靠运行,仿真分析了1000 kV特高压环网开断后交直流耦合的电压稳定特性,以及开断后大功率转移至500 kV电网的热稳定特性,分析了此电网结构下电压稳定、热稳定两大运行问题产生的原因;为减小防控措施量,计及直流调制、切负荷等多资源控制手段的灵敏度以及优先级,建立了防控两大运行问题的统一多资源协控优化模型,并提出了基于控制代价的恒步长梯度下降启发式寻优方法来求解得到协控措施。依托实际电网开展了仿真计算,验证了该控制措施能够有效减少防控措施量。