基于特高压输电技术的电力规划理论创新及实践

依托特高压输电技术,构建大范围资源优化配置平台、提升电网功能与价值,是加速电力、能源和经济转型的重要途径。文章运用大能源观,提出考虑多区域、多资源、多维度的新型电力规划理论。通过优化选择包含电力送受端的多区域电源扩展方案和跨区电力流规模、流向,实现发电能源、水、环境、土地等资源的优化配置。通过构建能源综合运输体系,促进可再生能源大规模接入和高效利用,改善生态环境。结合国家电网规划实践,提出未来我国电源开发布局、可再生能源消纳、电力流向与规模等规划方案。     

我国主要煤炭产区燃煤电厂建设规模及送出能力研究

能源资源与经济发展在地域上的逆向分布,决定了我国能源的大规模、远距离输送不可避免.我国煤炭资源主要分布在西部、北部的晋陕宁蒙新等煤炭产区,在这些地区建设大型煤电基地并送电到中东部负荷中心是实现全国范围内资源优化配置的重要途径.而在这些主要的煤炭产区建设燃煤电厂将受到资源与环保的限制.综合了煤炭产区煤炭资源、水资源、环保等因素,分析了主要煤炭产区燃煤电厂可建设的最大规模,结合当地的电力需求,分析了主要煤炭产区的电力外送能力.研究表明,到2020年七大煤炭产区煤电外送能力可以达到2.8亿kW.     

电力流向及规模优化研究模型和研究方法

本文对我国电力流向及规模优化问题展开研究,分别以电力传输成本最小和电价竞争力最大为目标函数构建了优化模型,并介绍了其具体求解算法和参数选取方法。论文利用我国实际数据对两个优化模型进行了进一步的分析计算。在综合考虑两种优化模型计算结果的基础上,给出了未来我国合理的电力流向及规模。     

超导输电技术发展现状与趋势

由于我国电力资源与负荷资源分布极度不匹配,电力的远距离输送不可避免,特别是未来可再生能源的规模开发与利用,将会进一步加剧这种不匹配的格局,大规模的电力远距离输送在我国尤其重要。超导输电技术是实现大规模电力远距离输送的潜在解决方案之一,近年来在国际上得到了较快发展,我国也有了很好的研究开发基础。该文对我国超导输电技术的需求进行了分析,介绍了国内外超导输电技术发展的现状,分析了超导输电技术发展趋势,并提出了有关发展对策与建议。     

畏望未来全国电力流格局

我国能源资源与能源消费地域分布不均衡的特点,决定了必须在全国范围内进行能源资源优化配置。未来,我国将形成多送端、多受端的跨区电力流格局,而且电力流的规模将越来越大,输送距离越来越远,输送的能源类型也将越来越丰富。未来跨区电力流的送受格局及电网构建形态,将对我国能源供应安全、能源的绿色低碳发展及能源经济性产生重大影响。     

畏望未来全国电力流格局

我国能源资源与能源消费地域分布不均衡的特点,决定了必须在全国范围内进行能源资源优化配置。未来,我国将形成多送端、多受端的跨区电力流格局,而且电力流的规模将越来越大,输送距离越来越远,输送的能源类型也将越来越丰富。未来跨区电力流的送受格局及电网构建形态,将对我国能源供应安全、能源的绿色低碳发展及能源经济性产生重大影响。     

优化我国能源输送方式研究

长期以来, 我国电力发展方式以分省就地平衡为主。这种发展方式带来资源浪费、环境恶化、运输紧张等诸多问题, 已经难以为继, 迫切需要优化能源输送方式。实行输电输煤并举、优先发展输电是优化能源输送方式的战略选择。推进特高压输电对于改善我国能源结构、优化电力布局、缓解中东部环境压力、促进区域经济协调发展等方面具有难以替代的作用。采用输煤输电相互补充、合理分工的能源输送方式, 将有利于全面提高中东部地区能源供应的安全保障程度, 优化利用全国环境资源, 提高资源的综合利用率, 有利于促进能源与经济、环境和社会的可持续协调发展。6     

特高压电网建设促进山西能源发展

分析了山西能源发展面临的问题,指出转变能源发展方式、扩大晋电外送是解决问题之根本。从能源资源、地理位置、外送电市场、特高压运行情况等几方面对山西扩大电力外送的条件进行了探讨,提出发展特高压电网是扩大晋电外送的重要保障,是实现能源资源在全国范围内优化配置的电力输送载体。     

我国特高压直流输电市场需求研究

根据我国能源分布与经济发达地区的不均衡性,阐述了今后能源大规模、远距离流动的必然性。特高压直流输电具有送电容量大、送电距离远等优点,在今后的能源流动中具有不可替代的地位。指出了特高压直流输电在西南水电外送中的市场应用前景明确,在远距离大型煤电的外送中有很强的竞争优势,此外,还可以在从国外引进电力的项目中发挥作用。     

能源基地建设与特高压电网规划

我国经济发展与能源资源分布的不平衡性,决定了能源资源必须在全国范围内优化配置.根据能源资源条件,分析了我国大型水电、煤电、核电基地的开发规模与布局.从电网适应性、综合效益等角度,论述了发展特高压电网的必要性.为确保能源基地大规模电力外送,根据安全可靠、经济合理的原则,提出了我国特高压电网发展思路和目标网架规划.     

能源资源格局与"一特三大"电力发展战略

就地平衡为主的电力发展方式与我国能源资源格局及未来能源和电力需求趋势已不相适应,需要研究新的电力发展方式。通过分析现状及其根源,兼顾电力与资源、环境、经济社会协调发展,论证了以发展特高压电网,建设大型煤电基地、大型水电基地和大型核电基地为主要内容的"一特三大"电力工业发展战略是合理和必要的,进而提出了"一特三大"电力发展战略的主要目标。分析表明,"一特三大"电力发展战略可以实现电力工业与能源资源、环境、运输、区域经济等的协调发展。     

煤电基地集约化开发建设相关政策研究

煤炭是我国主要的发电能源.集约化开发煤电基地,优化煤电布局是我国能源资源开发利用面临的重要战略选择.从煤电布局存在的问题出发,分析了集约化开发建设煤电基地的必要性,提出了促进集约化开发建设煤电基地的有关政策建议.     

合理配置水资源加快发展煤电基地

晋陕宁蒙新地区煤炭资源丰富,是我国重要的煤电基地。由于这些地区的水资源匮乏,严重制约了当地经济社会的发展。从经济社会发展的全局出发,通过对山西、陕北、宁东、蒙西、呼盟、锡盟和哈密等7个煤炭产区所在地区进行全社会分地区分行业的水资源整体平衡分析,预测发展煤电基地的水资源供给能力,提出相应的保障措施。     

大规模电网并行潮流算法

提出了一种大规模电力系统并行潮流算法。该算法将电力网络划分成若干个子网,以子网为计算节点、联络线为支路构造浓缩网格,进行潮流计算时通过双向迭代方法交替实现对网格和网格中计算节点的牛顿法线性增量方程的求解。该算法有效提高了电力系统潮流方程联立求解的效率,为大规模电力系统并行潮流计算提供了方法。在新英格兰测试系统和我国东北电网上进行了验算,结果验证了算法的有效性和合理性。     

考虑大范围多种类能源互补的中国西部清洁能源开发外送研究

中国清洁能源集中在西部、北部,当地用电负荷小,难以就地消纳,需要在全国范围优化配置。从新能源特性的角度研究中国西部地区风能、太阳能、水能等不同种类清洁能源的互补特性,进而研究多能互补在缓解新能源发电间歇性、随机性、波动性方面的效益,提出一种考虑网络约束与新能源随机特性的时序运行模拟技术,并对中国西部新能源大规模开发情景进行生产运行模拟计算。研究结果表明：建设西北与西南联网通道,可以实现多能互补,改善新能源外送电力品质,提高清洁能源外送通道利用效率。     

西部大开发与电力工业向持续发展

从我国电力工业的发展现状、各省（市、区）的电力装机分布,全国大气环境及酸雨状况,煤炭、水力、石油天然气资源分布等方面论述了在实施西部大开发战略过程中,建立西南地区水电基地和“三西”地区煤电基地必要性和有利条件及需要注意的环境问题,指出电力部门在西部大开发中大有可为。     

大型风电基地集中并网关键技术

风电是理想的非石化清洁能源,大型风电基地集中并网技术是世界前沿课题。基于甘肃酒泉千万千瓦级风电基地的并网案例,分析了一期3 800 MW风电的实际出力特性,指出了电网接纳风电能力的制约因素,提出了大容量风电集中并网跨区域消纳策略存在的问题,并结合已有大型风电场并网运行经验和酒泉风电基地"2.24"风机脱网事故,研究了风场内部35 kV电网接地方式、动态无功补偿设备配置等关键技术问题,解决了一期风电工程在主要设备选型、电力设计、事故处理等细节问题,有利于酒泉千万千瓦级风电基地的可持续发展,对国内外大型风电基地推广集中并网方案具有示范意义。     

高比例新能源电力系统演化进程中核电与新能源协调发展策略

核能与新能源作为非化石能源的重要组成部分,对于中国构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有举足轻重的作用。随着大规模间歇式新能源接入电力系统,电网的安全稳定运行面临巨大挑战,核电出力稳定、转动惯量大,可为高比例新能源接入的电力系统提供必要的电力、电量和转动惯量支撑。针对高比例新能源电力系统演化进程中核电、新能源及其他电源的协调发展问题,统筹考虑系统规划与运行层面的相互影响,基于电力系统规划软件GESP及电力系统随机生产模拟软件GridView,建立一套完整的分析模型,提出中国未来核电与新能源的合理发展规模和布局;考虑核电与其他电源以不同方式参与电网调峰对新能源消纳及系统运行经济性等方面的影响,提出促进核电与新能源协调运行的策略建议,为促进中国核电与新能源有序健康发展、深入推动能源转型提供决策支撑。     

五端口能源路由器控制策略研究

随着可再生能源技术的发展,传统的电力系统无法满足未来供电多样化、能量多向流动的技术要求。为了实现可再生能源的大规模消纳,我国正在积极发展能源互联网。能源互联网的核心装置是基于电力电子技术的能源路由器,能够实现给不同的可再生能源装置和不同负载提供灵活多样化的电气接口,还可实现能量的多向流动和对功率流的管理。文中对应用于中低压交直流电网且结合了储能装置的能源路由器进行了研究。为了满足中低压交直流互联功能与储能功能,所研究能源路由器由模块化多电平变流器(MMC)、双有源全桥变流器(DAB)、低压逆变器与双向储能变流器构成。文中对该能源路由器的控制策略进行了研究,设计了各级控制器的结构与控制器参数,并在各级自身控制策略的基础上,提出了功率前馈控制策略以减小直流端口的电压波动,并进行了仿真验证。     

基于柔性直流输电技术的特高压直流送端孤岛系统黑启动方法

特高压直流输电系统具备输电距离远、输送容量大等优势。随着大型能源基地开发的西移和北移,特高压直流输电送端孤岛问题成为今后部分地区能源基地规划设计面临的重要难题。特高压直流输电系统响应较快而火电机组响应较慢,火电机组启动初始负荷和特高压直流输电系统最小启动功率难以匹配,导致直流系统与火电机组配合启动困难。该文提出了一种依托柔性直流输电技术的特高压直流外送孤岛系统黑启动方法,结合常规直流输电现有设备,构建小型柔性直流输电系统,辅助直流系统和送端电源的孤岛启动,柔性直流系统还可为孤岛系统中的机组和直流调试提供可靠供电。通过在PSCAD/EMTDC中搭建特高压直流输电系统、柔性直流输电系统以及火电机组模型,仿真验证了所提出方法的有效性和可行性。