云南—广东±800kV直流输电系统动态等值研究

为向云(南)—广(东)直流输电工程的物理设备动模仿真实验提供动态等值研究方法。在保持电网动态特性,同时缩减计算规模的前提下,应用同调机组聚合和网络化简等动态等值方法,对2010年南方-香港互联电网进行了等值研究,提出保留直流系统、主要交流通道和对系统稳定性有重要影响的厂站的等值方案,据此得到简化系统。通过比较等值前后电网潮流分布、重要母线短路电流及系统暂态行为变化等情况,证明了所提动态等值方案的合理性及简化系统的工程实用性。     

南方电网在线稳定分析中的动态等值方案

针对南方电网离线和在线稳定计算数据之间存在较大差异的情况,分析了同时忽略一定规模的发电机和负荷、忽略220 kV电网数据、负荷从110 kV侧移置220 kV侧以及忽略香港电网等因素对南方电网在线稳定分析结果的影响,对合理扩大监视控制与数据采集/能量管理系统的在线数据采集规模提出建议。利用动态等值技术提出了对应南方电网目前在线数据规模和建议发展规模的等值方案,从潮流分布、短路电流、典型故障分析等方面对2个方案进行了比较分析,表明推荐方案在保留系统稳定特性方面具备更好的适应性。     

满足非水可再生能源发电量占比目标的“源-网-储”协调规划

“源-网-储”协调规划是提高非水可再生能源发电量占比的关键技术之一。计及非水可再生能源和负荷的时序特征,提出了基于时序生产模拟的“源-网-储”协调规划方法。在静态规划的基础上,考虑电源、网架和储能的动态运行特征,将非水可再生能源发电量占比作为约束条件以提高模型的适用性。采用多面体集合刻画非水可再生能源和负荷的不确定性,建立满足非水可再生能源发电量占比目标的两阶段鲁棒优化模型,并引入不确定性调节参数以降低决策方案的保守性。通过强对偶理论和大M法将难以直接求解的min-max-min问题转化为双层规划问题,并采用列和约束生成算法求解得到非水可再生能源和储能的多点布局方案以及线路扩展方案。以IEEE 118节点系统为算例,分析了非水可再生能源消纳目标及不确定性对规划方案的影响,结果验证了所提方法的有效性。     

考虑气热惯性的综合能源系统备用配置方案

电气热多能耦合的综合能源系统具有多时间尺度特征,其气热慢动态特性蕴含着丰富的灵活性.外部条件变化时,气热系统状态变化相对滞后,可在一定时间尺度内为系统提供功率支撑.针对这一特点,依据气热系统基本原理,定义综合能源系统气热惯性,建立综合能源系统气热惯性功率支撑模型.基于所提气热惯性功率支撑能力,提出一种考虑气热惯性的综合能源系统备用配置方案.算例结果表明,考虑气热惯性的支撑能力使得综合能源备用配置手段多样化,提高了综合能源系统协调运行的灵活性和经济性.     

构建新型电力系统背景下的微电网鲁棒简化建模

发展高比例可再生能源接入的微电网是构建新型电力系统,实现中国能源安全和低碳发展的重要手段。在分析微电网所接入系统的动态特征时,现有等值模型存在鲁棒性不强的问题,即等值模型虽然可以很好地复现真实系统在训练故障下的动态特征,但却无法准确反映系统在未知故障（非训练故障）下的真实响应。为此,首先采用k-means++对微电网的典型运行方式进行有效区分,以表征系统的随机性和时变性特征;其次,采用基于关键参数筛选的参数辨识方法,避免了参数辨识过程中的多解问题;然后,针对系统不同典型运行方式,利用卷积神经网络对等值模型参数进行泛化;最后,基于Fisher判别准则实现了等值模型参数的在线匹配,并在某实际微电网模型中验证了所提方法的有效性。     

电力市场环境下考虑可再生能源保障性消纳的电价风险评估

由于以风电、光伏为主的可再生能源出力的不确定性,高比例可再生能源的接入会给电力市场出清电价带来风险。基于此,以可再生能源保障性消纳作为电力市场出清模型边界,提出考虑可再生能源不确定性的市场电价风险评估方法。首先,利用基数约束子模块化场景缩减技术刻画可再生能源出力的不确定性,生成具有代表性的有限场景集合。其次,建立考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清模型并提出节点电价计算方法。然后,提出电价风险评估指标体系,从节点、区域和系统等多个层面评估可再生能源出力不确定性引发的电价风险。最后,通过改进的IEEE30节点算例系统验证所提方法的有效性。分析结果表明,所提方法能够有效评估可再生能源不确定性带来的系统电价风险以及节点电价风险,对可再生能源参与电力市场的相关研究具有一定的参考价值。     

基于功率灵敏度的等值机出力定向调整策略

在校验动态等值前后一致性时发现等值前后由于平衡机出力变化会导致发生初始功角偏移的现象,针对该现象,分析了平衡机出力变化的原因和功角偏移的机理,提出一种基于功率灵敏度的等值机出力定向调整策略。在线路潮流控制量约束和机组出力调控量约束的基础上,确定节点的功率调整量,根据灵敏度的大小和线路潮流偏差的大小提出控制节点的选取原则。从控制节点和相应调整量的确定上保证等值前后线路潮流偏差在要求的范围内,并通过等值机出力的定向调整实现消除平衡机功角差的目的,同时给出了相应的调整步骤和实现的策略流程。以南方电网某年度方式数据为例,验证了所提调整策略的正确性和有效性。     

基于目标机会约束规划的储能容量优化配置模型

针对高比例可再生能源的不确定性给主动配电网的电力平衡与灵活性运行带来的影响,提出了一种基于目标机会约束规划的储能容量配置方法。首先分析了含高比例可再生能源的主动配电网中典型"鸭型净负荷曲线"场景下的电力需求与灵活性需求问题,由此引入目标机会约束规划方法,建立了考虑电力需求裕度、灵活性需求裕度的目标机会约束规划模型以配置储能资源。最后,通过算例验证所提模型的有效性,仿真结果表明,所提储能容量优化配置模型及其协同运行方案能有效解决高比例可再生能源接入下典型"鸭型净负荷曲线"场景中的电力需求以及灵活性需求不足问题。     

基于实时戴维南等值参数估计的LCC-HVDC后续换相失败抑制策略

基于电网换相型变换器的高压直流系统,在第一次换相失败后的功率恢复过程中,存在后续换相失败问题。现有研究对受端交流系统故障后拓扑变化带来的系统强度变化欠缺考虑,特别是对系统变弱后的后续换相失败抑制策略未进行深入研究。该文通过实时跟踪故障后系统戴维南等值参数,提出一种考虑系统不同强度的抑制后续换相失败的电流控制策略。首先通过设置电压阈值和参数约束筛选有效的测量数据,基于最小二乘方法实现戴维南等值参数的实时估计,进而得到故障后交流系统制约下的直流最大运行功率。其次,根据最大功率点附近功率变化随电流变化灵敏度较低的特点,确定最大功率保留一定功率裕度后所对应的直流电流作为抑制后续换相失败的电流控制上限。最后,经过PSCAD仿真验证,所提方法能够快速跟踪戴维南等值参数,基于该参数得到的限流措施能够有效避免系统强度降低下的后续换相失败。     

计及间歇性特征的电力系统区间经济调度

针对可再生能源发电中不可预知的变动引起发电功率不均衡,使调度必须要考虑这一变动的问题,通过对不确定量变化波动不确定性和间歇不确定性两类不同属性的特征进行分析,以探寻负荷及可再生能源发电变化苛刻情景范围为线索,在被动量区间满足度约束基础上,提出被动量功率变化速度的概念和对应满足度约束新表达,建立计及间歇性的电力系统区间经济调度模型。该研究使得电力系统经济调度在应对与接纳可再生能源发电的决策中能够有效兼顾不确定性的量与度的要求,有效提高了调度解的鲁棒性。最后,结合10机系统的仿真,验证了所提模型与方法的正确性和有效性。     

南方交直流混合电网调度运行控制

南方电网是我国第一个交直流混合运行的大电网,直流落点集中,西电东送通道长期压极限运行,电网稳定问题较突出。同时,南方电网地理气象条件复杂,雷害、污闪、台风、覆冰等问题严重威胁电网安全。因此南方电网必然是一个结构复杂、科技含量高、运行驾驭难度大的电网。文中系统地阐述了南方电网的技术特点,总结了中国南方电网公司为保证南方交直流混合电网的安全稳定运行在调度运行控制方面所做的工作及安全措施,如注重电网稳定特性分析、加强安全稳定控制系统的建设和管理、强化PSS运行管理、合理调控交直流功率分配等问题。     

南方电网交直流系统的简化方法

为了在PSCAD/EMTDC中搭建南方电网交直流系统,研究南方电网交直流动态特性,提出了简化南方电网大规模交直流系统的方法。该方法保留交直流系统中500 kV电压等级的主干网架、直流线路以及直流换流站与主干网架的交流通道,而对交流系统220 kV及以下电压等级的低压网络进行简化等值。具体包括以下步骤:首先对主干网架上的500 kV母线进行无误差的简化;然后对系统中所有500 kV母线进行扫描,确定每个500 kV母线所连的低压网络;最后对每个500 kV母线下的低电压等级网络进行简化,对等值发电机和负荷的动态参数进行聚合。使用文中所述方法对南方电网交直流系统进行简化。动态仿真结果及误差分析验证了该方法的有效性。     

直流系统无功动态特性及其对受端电网暂态电压稳定的影响

对交流系统大扰动后的直流系统无功动态特性进行了深入的分析,提出了直流系统无功源-荷转换的新观点。从动态无功平衡的角度分析了直流系统无功源-荷转换对受端电网暂态电压稳定的影响机理和途径,并提出了定量刻画临界暂态电压稳定时直流系统无功动态特性的解析方法。在此基础上,综合考虑直流系统无功源-荷转换特性、无功网络传递特性和直流落点电压支撑强度,构建了一种用于评估直流系统对受端电网暂态电压稳定影响的解析指标。与临界切除时间变化量指标所得结果相比,南方电网的相关仿真结果验证了所提指标的有效性和实用性。     

南方交直流并联电网电压调控分析

南方电网是世界上少有的长距离、大容量输电、交直流并联运行的电网。影响系统电压运行的因素较多,电压调控工作也是电网运行中的一个难题。通过对南方电网运行特性的分析,提出系统电压调控的主要措施,解决电压调控的难点,并提出相应的建议。     

多直流馈入系统电压支撑强度指标及其在南方电网STATCOM配置方案研究的应用

采用EMTDC和BPA仿真工具,分析了动态无功设备对交流系统故障情况下直流逆变站母线电压和直流功率的影响。配置动态无功设备情况下故障后直流逆变站电压及功率恢复的时间加快,同一时刻直流逆变站电压及功率都比无动态无功设备情况下有所提高,且直流功率的增量与电压的增量基本呈比例关系。从有效抬高各逆变站的母线电压,改善直流功率的恢复特性,提高系统稳定性的角度出发,提出各母线对多回直流逆变站电压支撑强度的指标。该指标可以用于动态无功设备配置站点对多回直流支撑作用的敏感性分析。在该指标计算和系统稳定分析的基础上,提出了南方电网STATCOM的配置方案。该方案被采纳,相关工程已在2013年投产。     

云南电网与南方电网主网异步联网系统方案研究

鲁西背靠背直流与观音岩直流工程是云南电网与南方电网主网异步联网的依托工程,分析了因两回直流逆变侧均为弱交流系统,且两回直流之间电气距离较近,存在交流故障导致直流不够稳定,以及无功小组容量偏小等问题。提出了加强交流系统、控制直流之间的电气距离、加装动态无功补偿装置、采用柔性直流与常规直流组合并利用柔性直流提供动态无功补偿等的综合解决方案,电磁暂态仿真证明了该综合方案的有效性。     

适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法及其在华东电网的应用

电磁暂态仿真能准确模拟交直流系统在不对称故障下的动态特性，为减小仿真计算量，提高仿真效率，需对大规模系统进行等值简化。提出了一种适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法，该方法基于物理等效的动态等值技术，改进了低压网络标准等值结构，考虑了不对称短路故障时的负序和零序电流，采用了一种工程实用的等值发电机参数聚合和控制器模型选取方法，实现了等值前后主网各序网络阻抗相等，提高了等值系统在不对称故障下的仿真精度。该等值方法在网络简化过程中不会产生负电阻支路，同时避免了等值变压器负电阻和负电抗的出现，等值后的系统可直接用于电磁暂态仿真。最后开发了相应的等值软件，并将其应用于华东电网，等值结果验证了所提方法的有效性。     

多馈入系统直流间耦合程度量化表征方法

目前多回超/特高压直流馈入华东电网,交直流系统之间交互作用及耦合复杂。为了量化表征多馈入直流间耦合程度,提出了多馈入直流系统的交流电压畸变耦合系数。通过计算一回直流内部故障引起其余直流逆变站换流母线交流电压的畸变程度,得到多直流间耦合系数。该耦合系数包含了直流输送容量对交流系统的影响、不同技术路线直流控制系统内部控制环节响应特性差异以及直流逆变站之间交流电网的阻抗特性等因素的综合评估。利用耦合系数提出耦合区域的概念,可用于评估多回直流同时换相失败的风险。以华东电网多馈入系统为例进行了仿真验证,结果表明所提出的耦合系数以及耦合区域表征形态与实际运行中的情况基本相符,该系数能为直流的规划和运行提供重要的技术参考。     

基于RTDS宽频等值的大规模交直流电网L实时仿真技术探讨

对于南方电网这种大规模交直流并联运行电网,一种比较好的仿真手段是大规模交直流电网实时数字仿真.基于南方电网现有仿真实验技术平台,讨论使用RTDS宽频等值及PB5板卡扩容技术的大规模交直流电网实时数字仿真系统,指出利用这些技术的系统可大幅提升RTDS系统的实时数字仿真规模和能力,从而为南方电网的仿真研究提供参考.