多端柔性直流输电技术在沿海城市发展中的应用研究

随着低碳环保意识的日益增强,新能源产业正迅速发展开来。高压直流输电是解决新能源并网不稳定的重要手段之一,并且已经被世界各电力大国所应用和采纳。代表着未来直流输电发展的柔性直流输电,已经在世界各国大力发展。本文针对VSC-HVDC的基本特点,拓展到VSC-MTDC海上风电的实际运用、南澳多端柔直工程,以及国外最新多端柔性直流输电的运用推广做出综述,并提出柔性直流输电亟待解决的问题,指出其在未来海上风电的发展前景趋势。     

新能源经柔性直流接入电网的控制与保护综述

柔性直流输电技术由于在新能源并网领域的显著优势而成为适合新能源接入电网的电力传输方式,控制与保护系统是新能源通过柔性直流输电系统接入电网安全稳定运行的核心要素。目前关于新能源经柔性直流接入电网的控制与保护还缺乏较为系统的总结与归纳,为此,论文对新能源通过柔性直流输电系统并网的交直流系统协调控制策略、保护区域划分和故障快速清除方案进行综述。首先,基于国内外已投运和在建的典型新能源经柔性直流输电并网工程,对新能源直流并网的系统结构与运行方式等特点进行概述。同时,基于现有学术研究,分析并梳理了国内外在新能源经柔性直流并网的控制方法及保护策略方面的进展。最后,回顾工程应用与学术研究,结合目前中国新能源接入电网的发展趋势,探讨了多端互联网架结构下系统控制方式以及未来发展趋势,并对大规模高渗透率新能源经柔性直流并网下的控制保护技术发展方向进行了展望。     

海上风电经VSC-MTDC并网研究

文中建立了风电场经两种拓扑结构的VSC-MTDC并入电网的模型,两种模型为串联模型和并联模型,并基于两种拓扑结构的比较结果对多端柔性直流输电控制器进行了优化。仿真模型主要包括:风电场等效聚合模型,风电场换流站控制器,直流电缆的Bergeron模型。优化方法采用单纯形算法。将两种拓扑结构的模型进行了仿真分析,仿真结果显示,在考虑到受交流系统扰动以及风电场侧切机情况下的稳定性,并联系统更加适合海上风电场经柔性直流输电并网。采用单纯形优化后的VSC-MTDC动态响应能力相对于优化改进前有了很大的提高。     

基于MMC的多端高压直流输电系统研究综述

随着新能源并网数量及容量的增加,基于模块化多电平换流器(MMC)的多端直流输电技术由于输出电压谐波含量少、开关损耗低、输电方式更加灵活可靠,成为未来直流输电的发展趋势,文中首先分析了MMC的基本原理,对其拓扑结构、数学模型和主电路参数设计相关研究进行阐述,然后总结了MMC-HVDC的控制策略,最后分析了VSC-MTDC协调控制方法及其工程建设情况。     

柔性直流输电系统控制研究综述

柔性直流输电作为新一代直流输电技术,目前被认为是实现新能源并网和直流电网的极具潜力的输电方式,也是构建未来智能化输电网络的关键技术。柔性直流输电系统的控制是影响输电系统运行性能的关键因素之一。为此,针对柔性直流输电系统控制进行研究,首先概述了两端柔性直流输电系统接线及控制方式,着重分析了多端柔性直流输电系统的拓扑结构及其优缺点,介绍了多端柔性直流系统协调控制和功率优化控制的主要方法。然后讨论了柔性直流输电系统附加控制的多种方法,并分析了风电接入下柔性直流输电系统的控制。最后对未来直流电网构建中柔性直流输电控制技术的研究方向提出了一些建议,为后续的研究工作提供参考。     

含VSC-MTDC的交直流混联电力系统暂态稳定评估

多端柔性直流输电(VSC-MTDC)接入电力系统后,其灵活的调控特性和拓扑结构会改变系统的故障响应。文章旨在研究不同拓扑结构和控制方式下多端柔性直流输电系统对系统暂态稳定性的影响。首先构建了四端柔性直流输电系统,在不同故障下对不同拓扑的故障极限切除时间进行统计分析,得出VSC-MTDC拓扑结构与暂态稳定性的关系;在此基础上研究了控制方式对暂态稳定性的影响,依次将四个换流站设置为定直流电压端,综合近端、远端线路故障分析控制方式对暂态稳定性的影响。     

柔性直流输电技术在江苏电网的应用研究

柔性直流输电(VSC-HVDC)技术是以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制技术为基础的新型高压输电技术。他具有灵活调节潮流分布、几乎没有谐波、不需要无功补偿等优点,可以广泛应用在新能源并网、城市供电、海岛互联以及分布式能源接入等领域。本文调研了柔性直流输电技术在国内电网中现有工程的运行现状,分析了柔性直流输电技术在工程运行中的优缺点。针对"十四五"规划期间的南京西环网,本文分别提出了基于柔性直流输电技术和常规交流输电技术的网架加强方案,通过对两个网架加强方案的技术/经济性比较,总结了柔性直流输电技术在实际工程的推广应用中有待突破的瓶颈及发展建议。     

浅谈柔性直流技术在海岛输电中的推广应用

柔性直流输电是以电力电子技术为基础的新型输电技术,在岛屿供电、城市配网增容、风电并网等方面都具有较强优势。以舟山电网为典型研究对象,着重对柔性直流技术在海岛输电中的推广应用进行探讨,从而为海岛地区开展电网建设与规划提供参考。     

舟山海岛电网规划方案探讨

针对舟山电网负荷及风电场装机容量快速发展的现状,对舟山电网和存在的问题进行深入分析,从功率交换、电网稳定与新能源并网等角度阐述了与大陆电网联网的必要性,提出了联网建设方案和海岛电网规划目标的设想,并以解决舟山海岛电网存在的诸多问题为目的,对海岛电网规划的下一步重点工作进行探讨,提出应用多端柔性直流输电技术对大量风电进行并网的设想。     

基于柔性直流互联的抽水蓄能与可再生能源协同运行策略

为了抑制大规模可再生能源的并网波动,提出一种适用于含抽水蓄能电站与可再生能源发电系统的多端柔性直流输电协同运行策略。该策略根据多端柔性直流输电系统的直流电压波动情况,在可再生能源发电系统利用直流输电系统并网之前,通过调整抽水蓄能机组的运行速率以及计划输出功率,减少其实际出力与预测出力偏差,从而降低可再生能源输出功率波动对交流系统带来的影响。通过建立由互联抽水蓄能电站、风力发电场、光伏发电站和交流电网组成的四端柔性直流输电系统进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

多端多电平柔性直流系统在海上风电场中的应用

针对交流输电技术和传统直流输电技术在海上风电场应用中的不足,以及保障岛上负荷正常供电的要求,提出了多个海上风电场及岛上负荷经多端多电平柔性直流系统并网的策略。建立了d-q旋转坐标系下的VSC-HVDC数学模型,并且设计了各换流站的控制策略。仿真结果表明,风电场经多端直流系统与陆上电网实现了互联,风电场发力不足时功率反转,即陆上电网向岛上负荷供电,保障了岛上负荷的正常供电。该并网方式灵活可靠,是海上风电场及岛上负荷与陆上电网的最优联接方式。     

弱交流/多端柔性直流混联的群岛电网有功/无功联合优化

传统群岛交流电网通常较为薄弱,面临着海底电缆充电功率较大、系统状态接近稳定极限、设备投切频繁且使用寿命较短等多项挑战。多端柔性直流输电(VSC-MTDC)技术较适用于群岛供电场景,弱交流/多端柔性直流混联逐步成为群岛供电的新模式。在群岛弱交流电网中,有功和无功功率的传输特性相互关联,电压幅值差不只与无功传送有关,相角差也不仅与有功传送相关。提出一种有功/无功联合优化策略,借助电压源换流器(VSC)调节有功功率和无功功率输出的能力,实现VSC-MTDC的可控输出与并列运行交流电网中措施之间的优化协调,建立了考虑网络损耗、设备投切成本和系统稳定裕度等的多目标优化模型,并采用遗传算法进行求解。结合群岛电网的实际运行需求,依托浙江舟山±200kV五端柔性直流示范工程的仿真案例,验证所提优化策略的有效性,并通过经济和稳定指标的比较,证实了有功/无功联合优化优于单一的优化策略。     

基于多代理技术的VSC-MTDC控制系统

基于电压源型换流器(VSC)的多端直流输电(VSC-MTDC)系统在分布式发电、可再生能源发电、中/低压输配电、电力市场等方面具有广阔的应用前景.文中分析了VSC-MTDc系统的特点及其控制方法的研究现状.为满足VSC-MTDC控制系统快速、有效的要求,利用多代理系统(MAS)的基本特性和功能,设计了一种基于MAS的VSC-MTDC控制系统,并提出了基于MAS的VSC-MTDC系统协调控制策略,详细分析了底层Agent控制的实现方式.对一个典型的四端VSC-MTDC系统进行了仿真.仿真结果表明MAS能够有效地对各VSC进行协调控制,保证VSC-MTDC系统运行高效、稳定.     

含海水淡化负荷的可再生能源消纳技术研究综述

海水淡化作为一种可控、可时移负荷,具有一定的灵活调节能力,能够有效适应可再生能源发电的间歇性。海水淡化负荷消纳可再生能源的过剩发电量,在满足淡水供应的同时,提升电网接纳可再生能源的能力,对于电网“削峰填谷”提供良好的支撑作用。首先综述了海水淡化技术的发展现状,并对反渗透海水淡化技术的原理、能耗情况、运行成本进行分析。然后,将可再生能源与反渗透海水淡化技术结合的应用情况进行研讨。最后,阐述了海水淡化配合电网发展的必要性,并且针对具体实施机制给出建议。     

柔性直流输电技术：应用、进步与期望

柔性直流输电技术是构建灵活、坚强、高效电网和充分利用可再生能源的有效途径,代表着直流输电的未来发展方向,已成为新一代智能电网的关键技术之一。概述了国内外柔性直流输电工程的现状以及柔性直流输电技术在交流电网的异步互联、风电场并网、海上平台供电和城市负荷中心供电等领域的应用情况;重点介绍了世界第一个多端柔性直流输电工程———南澳多端柔性直流输电示范工程的研发情况,尤其是其技术难点;指出了直流输电混合化,高电压大容量化,直流输电网络化和直流配电网等未来柔性直流输电技术发展的主要方向;提出了柔性直流输电系统亟待解决的关键问题,诸如具有直流短路故障电流清除能力的电压源换流器拓扑结构,高压直流断路器技术和直流电网运行的基础理论及控制保护技术。     

针对电网负荷突变的可再生能源系统并网算法研究

RPS（可再生能源系统）的推广需要考虑特定电网的供求量、气象及地理特性,以预测合理的RPS容量及最优经济配比,从而达到建设成本的最优.一种合理的并网算法,能够保证RPC 与负荷需求的供需平衡,同时保障电网的电压水平.利用一个模拟电网模型,基于潮流算法设计了一种电网负荷突变的RPS并网稳定算法,以确保电网内负荷突变与RPS的供需平衡及电能质量.     

并网小电源对电力系统的影响和对策探讨

随着国家提倡对可再生能源和清洁能源的开发利用,各类以小型发电机组为独立系统的小电源得以快速发展,小电源的大量并网对电力系统带来的影响日益突出。在分析并网小电源对电网系统各类保护的影响的基础上,提出了各类保护及备自投装置联切并网小电源的技术原则,最后通过四川地区某110 k V变电站小电源联切方案验证了该联切原则的正确性,有利于电网的安全稳定运行。     

平行智能与智慧能源：全面融合人因的社会能源技术

中国能源发展转型，风电、光伏等可再生能源渗透率提高，使电力系统日益复杂并带来一系列挑战。基于能源5.0的思想设计了融合人因的电力系统全管控理念，结合电力生产、传输和供应3个环节的特点，运用平行感知与虚拟人工系统技术来实现发电环节的智能协调，运用语音识别和语义解析技术实现对输电环节的自动调配和辅助决策，运用社会能源和平行智能技术实现了对配电环节的优化与交互。通过对于上述几个环节的探讨和研究，最终实现电力系统的人机交互、自学习，实现对电网日常操作和故障处理的辅助决策和判断。     

热电联产型微网系统的优化调度研究

热电联产型微网以分布式电源为基础,在充分利用可再生能源的同时,统一解决了用户的电能与热能需求问题,实现了能源的梯级利用。采用随机模拟技术模拟了风电功率及电负荷需求的随机性,建立了集中控制模式下的孤网系统运行成本最低、供电可靠性最高和综合效益最高的多目标优化调度模型,并提出了优化调度策略。以一个热电联产型微网为例,运用遗传算法优化了各微电源的出力。优化结果验证了本文所提模型和策略的有效性。