新能源多场站短路比影响因素分析

新能源在电力系统中的接入占比不断增加,使得局部地区出现了新能源接入弱交流电网的场景,易引发新能源振荡失稳及过电压脱网风险。计及多个新能源场站间相互影响的新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations short circuit ratio,MRSCR)是衡量新能源接入系统电压支撑强度的重要指标。首先,推导了MRSCR的计算公式,结合不同假设条件,给出不同解析表达式;其次,详细分析了影响新能源多场站短路比的因素,包括新能源场站发电功率、节点运行电压、加装调相机等,并对上述因素的影响效果进行理论推导;最后,为进一步验证上述因素对MRSCR的影响情况,依托电力系统分析综合程序(power system analysis synthesis program,PSASP),以宁夏某新能源场站为例进行了仿真分析。仿真结果表明新能源场站发电功率、加装调相机对MRSCR具有显著影响,上述结论对指导高比例新能源接入系统电网运行及新能源场站规划设计具有重要意义。     

储能接入对云南电网短路电流影响分析

“十四五”期间云南电网将有大规模新能源接入，配置储能可提升电力系统运行灵活性和安全稳定水平。本文采用PSD-SCCP软件计算储能接入对云南电网短路水平的影响，开展了集中式和分散式储能接入前后短路电流的计算，分析了储能不同配置容量、方案和出力水平对新能源多场站短路比的影响。通过分析表明，配置储能装置将会增加母线短路电流，同时可略微提高新能源多场站短路比，为后续大规模新能源配套储能接入下的电网规划设计和稳定运行提供参考。     

新能源多场站短路比在改善电网电压稳定性中的应用

针对评估新能源多场站短路比可能改善电网电压稳定问题,介绍了新能源多场站短路比的计算原理,以某交、直流混联电网为例进行了新能源多场站短路比计算,应用新能源多场站短路比指标分析了持续的新能源并网对电网电压强度的影响,并确定了电网电压强度的薄弱区域,提出了多种单一规划措施及组合规划措施,分析了各措施对提升新能源多场站短路比的效果.通过比较各措施下电网发生交、直流故障下的母线电压变化曲线,验证了新能源多场站短路比提升效果较好的组合规划措施可以更好地改善电网的电压稳定性.     

构网型储能对新能源多场站短路比的影响分析

新能源多场站短路比（multiple renewable energy stations short-circuit ratio,MRSCR）是衡量电力系统支撑强度的重要指标,构网型储能对提升MRSCR具有重大意义。首先,介绍构网型储能的基本结构,对构网型储能的功率与频率电压的关系进行分析,通过理论推导和仿真结果验证了构网型储能具有虚拟同步发电机特性,可等效为传统电源向交流系统提供短路容量;然后,基于等值阻抗矩阵揭示了构网型储能对MRSCR的影响机理;最后,结合算例验证了构网型储能对MRSCR的提升作用。     

阻抗模裕度指标在新能源多馈入系统静态电压稳定评估的适应性分析

集中送出的新能源场站大多位于电网末端,随着其有功出力的增加,易出现静态电压失稳。该文将传统的阻抗模指标的应用对象由负荷推广至新能源场站,丰富了该指标在静态电压稳定评估方面的适用性场景,包括含无功补偿的新能源系统、新能源集群馈入系统、以及新能源多机多馈入系统。具体地,首先,分析新能源单馈入系统的临界静态电压稳定条件,并据此给出用于评估新能源场站静态电压稳定性的阻抗模裕度指标及稳定判据;其次,通过将无功补偿设备并入系统阻抗,分析无功补偿对于指标的影响;再次,证明在新能源的集群馈入系统中,公共耦合点(point of common coupling,PCC)的电压失稳将发生在单个新能源场站之前,并据此确定PCC点作为指标的计算节点;之后,为考虑多机多馈入系统中不同新能源场站间的影响,在指标的计算过程中,保留待评估的关键新能源场站,将其他新能源场站等值为阻抗,并入节点阻抗矩阵中,实现方法在多机多馈入系统中的扩展应用。最后,基于PSD-BPA中建立的单机单馈入系统、多机多馈入系统、以及某省实际大电网算例验证指标的有效性。     

基于实时戴维南等值参数估计的短路比分析

针对风电接入多场站电力系统暂态稳定问题,依托短路比对系统的暂态稳定性进行判定。首先,建立新能源并网系统等效模型,运用时域仿真的戴维南等值参数法来求解系统暂态的戴维南等值参数;在此基础上,计算交流系统短路容量,推导得出新能源并网系统短路比,并构建短路比与节点电压的代数关系,得到系统短路比关于节点电压的计算式;最后,基于系统最大传输功率计算得出临界短路比,通过对比实现对系统暂态稳定的实时评估。仿真结果表明,基于时域仿真的戴维南短路比计算准确,算法的适应性强。当短路比小于临界短路比时,系统处于特性不稳定区域,反之则处于稳定区域。     

新能源并网系统短路比指标分析及临界短路比计算方法

短路比作为评估新能源并网系统电压支撑强度的重要指标,其准确性与实用性之间存在矛盾,且由于构建方法众多导致临界短路比计算不统一。该文对新能源并网系统的短路比指标进行分析,并提出临界短路比计算方法,实现对系统电压支撑强度的评估。首先,建立新能源并网系统的等效分析模型,依据叠加定理分析新能源接入对节点电压的影响,推导交流系统短路容量以及计及多馈入相互影响的新能源等效并网容量;进一步,提出两个等价短路比指标：依据短路比的容量比概念,提出基于容量计算的短路比指标SCR-S,以及通过分析短路比与节点电压之间的关系,提出基于电压计算的短路比指标SCR-U,通过解析推导SCR-U与SCR-S完全等价关系,SCR-U形式及解析表达更加简单。其次,基于最大传输功率提出临界短路比数值的理论算法,进一步求解临界短路比的极值,建议将临界短路比极值2作为划分新能源并网系统强弱的标准,当SCR-U小于2时,系统为弱系统。然后,结合SCR-U及临界短路比提出系统电压支撑强度评估方法,当SCR-U小于临界短路比时,系统处于P-V特性不稳定区域。最后,通过算例验证了采用SCR-U及临界短路比极值对电压支撑强度进行评估的准...     

考虑电压支撑强度约束的区域新能源出力分布优化方法

建设大规模新能源基地,并经特高压直流送出已成为新能源开发利用的重要形式,但随着新能源接入占比的抬升,系统电压支撑强度不足并引发暂态过电压问题凸显,已严重制约直流送电能力及新能源接纳能力。新能源多场站短路比是衡量系统电压支撑强度的有效手段,通过揭示新能源出力对短路比的影响规律,明确了新能源出力分布优化的可行性,进而构建基于新能源多场站短路比约束的区域新能源出力分布优化问题的实施框架,提出基于模拟退火算法的出力优化方法。以国内某省级电网为例,仿真验证了算法对提升区域新能源消纳能力的效果。仿真表明,所提出的出力优化方法可以提升新能源消纳能力70%以上。     

新能源临界短路比对电网运行参数灵敏度分析方法

针对系统运行中临界短路比实际值伴随交流侧运行参数实时变化导致临界短路比经验值不够灵敏准确的问题,提出一种新能源临界短路比对电网运行参数灵敏度分析方法,以判断工程中常用临界短路比的准确性。首先,构建一种考虑静态负荷的交流侧戴维南电路数学模型和新能源临界短路比计算方法;然后,推导出新能源并网系统临界短路比对交流系统参数灵敏度分析方法;最后,通过算例分析表明负荷等参数变化对新能源并网系统临界短路比的计算值存在较大影响。所提方法弥补了临界短路比经验取值在系统实际运行中易因工况变化导致的指标不再灵敏准确的缺陷。     

多馈入交直流系统短路比的定义和应用

随着我国电网的发展,南方电网和华东电网出现了多馈入交直流系统。由于传统短路比不能考虑直流间的相互作用而亟待提出适用于多馈入交直流系统的短路比定义。通过理论分析推导多馈入短路比,证明传统短路比是多馈入短路比的特例。通过提出的多馈入交直流系统的解耦模型推导多馈入临界短路比的函数表达式,证明多馈入临界短路比与电压灵敏因子的等价关系,提出判断多馈入交直流系统强弱的指标。最后,通过理论分析和算例仿真说明利用多馈入短路比指标判断电压稳定、动态过电压、谐波谐振的有效性,证明所提出指标的合理性及在电网规划和运行中的重要作用。     

电力电子设备接入电压支撑强度量化评估指标综述

当前,大规模新能源发电、柔性直流输电等电力电子设备接入系统存在规模受限、暂态过电压、控制失稳等问题,其严重程度与系统的电压支撑强度密切相关。该文以电力电子设备并网系统为背景,对电压支撑强度的量化评估指标——短路比指标、阻抗比指标的构建与应用进行综述。分析电力系统强弱的关键特性及其与量化评估指标之间的关联,阐述了电压支撑强度的概念。一方面,短路比作为量化评估系统电压支撑强度的重要指标,根据电力电子设备并网后的系统特征,发展不同形式的构建方法。采用短路比指标衡量电压支撑强度时,临界短路比是划分系统强弱的重要判据,与系统静态电压稳定密切相关,当前临界短路比应用于新能源系统时存在计算方法及数值不统一的问题。另一方面,通过推导阻抗比与临界短路比之间的数学关系,分析阻抗比对电压支撑强度的影响,确定短路比与阻抗比在电压支撑强度量化评估应用中的配合关系。该文对现有的电压支撑强度量化评估指标存在的问题进行分析与总结,建议在评估电压支撑强度时将短路比指标作为主要指标,将阻抗比指标作为辅助指标,为衡量系统对电力电子设备接纳能力的后续研究提供参考。     

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。     

高比例可再生能源渗透下多虚拟电厂多时间尺度协调优化调度

考虑可再生能源出力、电力负荷和电价等一系列不确定性因素,提出了高比例可再生能源渗透下的多虚拟电厂日内两阶段优化调度模型。该模型通过对多虚拟电厂中运行设备小时级时间尺度和分钟级时间尺度的协调优化,达到分级消除系统中随机和扰动因素的影响,实现高比例可再生能源的安全消纳。并且在多虚拟电厂优化调度模型中,借助Markowitz均值-方差理论,提出利润函数的风险刻画,准确描述不确定性的影响。最后,通过算例分析,说明所提出模型可有效降低决策风险和不确定性因素的影响。     

新能源低电压穿越无功电流对暂态电压安全约束的影响

新能源汇集系统常呈现弱电网特征,在故障过程中电压波动较大,新能源机组由于低电压和暂态过电压脱网的问题凸显.首先建立新能源汇集系统中新能源机端的电压电流关系,考虑低电压和暂态过电压安全约束,通过理论推导,给出新能源在低/高电压过程中输出无功电流应满足的约束条件.然后将新能源汇集系统按照短路比分类,针对不同短路比(shor...     

计及安全稳定约束的多直流送出电网新能源极限渗透率估计方法

基于电网换相换流器的高压直流系统是大型能源基地电力外送的重要技术手段,然而新能源渗透率的提高会降低送端电网的安全稳定性。为保证多直流送出电网的安全稳定运行,提出一种计及安全稳定约束的多直流送出电网可承受新能源极限渗透率估计方法。推导各类安全稳定约束的表达式,包括短路电流约束、多直流短路比约束以及频率稳定约束;在考虑安全稳定约束的情况下建立多直流送出电网优化调度模型;给出优化调度模型分段线性求解方法,并基于该方法提出新能源极限渗透率估计方法。修改的IEEE 39节点系统仿真结果验证了所提方法的有效性。     

面向高比例可再生能源并网的输电网规划方案综合评价

高比例可再生能源并网是未来电力系统的发展趋势,输电网规划方案综合评价应该契合高比例可再生能源并网的新特点。首先介绍了输电网规划方案综合评价的基本要素和评价流程,并从评价指标体系和综合评价方法两个角度对现有的电网规划评价相关研究进行了综述。然后从可再生能源的强不确定性、可再生能源消纳压力、高度电力电子化与交直流混联等三个方面分析了高比例可再生能源并网对输电网规划评价与决策的影响。在此基础上,从评价对象、评价指标、评价方法以及评价结果的应用等四个维度对未来面向高比例可再生能源并网的输电网规划方案综合评价研究进行了展望。     

新能源发电集群的改进等效短路比计算方法

短路比是衡量电源接入点并网强度的重要指标,低短路比并网的新能源电站发生振荡、电压失稳等问题的风险较高.文中首先针对新能源集群并网的场景,分析了常用的加权短路比、复合短路比以及等效短路比等计算方法的适用性及其不足,提出了一种考虑新能源无功出力、静止无功发生器、阻抗角以及初始相位角的改进的新能源集群等效短路比计算方法.然后,基于简单网络证明了所提计算方法与常规短路比的相互关系,分析了无功补偿方式对等效短路比的影响.最后,结合典型算例和实际新能源基地经特高压直流送出工程,开展了基于改进等效短路比的电网强度评估应用研究,并进一步分析了分布式调相机对于加强新能源电站并网点强度的作用.