分散式风电高渗透率接入直流受端电网频率特性建模与分析

分散式风电高渗透率接入直流受端电网后,系统频率问题逐渐突出,而调频单元分散化与多样化会加剧系统频率特性分析的复杂度,如何准确高效评估各单元调频作用于系统频率特性已是直流受端电网重要需求之一。首先推导了同步发电机、分散式风电场、直流受端换流站等单元的调频作用线性化表达式,进而以直流潮流集成各调频单元建立了直流受端电网频率响应模型。为解决模型阶数高不便于在复杂系统中应用这一缺陷,针对分散式风电场调频作用表征和复杂系统频率响应特性集成2个建模阶段,提出了采用劳斯近似法和Pade逼近法的双重降阶建模方法。最后,以扩展IEEE-30节点系统为测试对象,通过对比MATLAB/Simulink电磁暂态仿真结果,验证了所提分散式风电接入直流受端电网频率响应特性降阶建模的准确性和高效性,并从频率耐受水平方面对分散式风电渗透率进行了案例分析。     

特高压直流接入对华东受端交流系统稳定性影响的研究

在建立特高压直流输电准稳态模型的基础上,研究了向家坝-南汇±800 kV特高压直流接入对华东交流受端系统的稳定性可能产生的各种影响,包括特高压直流故障对交流系统稳定性的影响,基于调速器潮流的特高压直流故障后交流系统潮流转移特性,交直流交互作用机理分析以及对华东电网稳定性的影响,并基于短路容量动态等值法提出了交流系统故障诱发直流系统闭锁的关键性因素.     

特高压受端电网直流闭锁故障下机组一次调频性能分析

华东电网已逐步形成特高压大受端电网,而特高压直流闭锁故障时有发生,给电网频率安全带来较大风险,几次故障结果显示全网机组一次调频性能不能很好满足新的要求,频率跌幅超出预期。结合2015年9月19日的锦苏直流双极闭锁故障,对华东电网机组理想一次调频能力与实际响应情况作了对比分析,以浙江电网机组为例提出一次调频能力不足的影响因素,并给出了火电机组一次调频能力提升的技术需求与措施,为新的电网格局下优化机组一次调频控制策略提供参考。     

特高压直流接地极选址及受端电网结构偏磁电流抑制策略研究

常规的特高压直流接地极选址及受端电网结构偏磁电流抑制方法主要使用CDEGS软件确定电流抑制修正关系,易受接地极电位差变化影响,导致不同测点的偏磁电流过高,因此需设计一种特高压直流接地极选址及受端电网结构偏磁电流抑制策略。根据地质构造及断裂关系生成特高压直流接地极选址流程,设计受端电网结构偏磁电流抑制算法,从而完成特高压直流接地极选址及受端电网结构偏磁电流抑制。实验结果显示设计的直流接地极选址及电网结构偏磁电流抑制策略的各个测点的偏磁电流较小,表明该策略抑制效果较好、可靠性高,有一定的应用价值。     

海上风电柔直系统送端电网故障过电压机理分析及抑制策略

为应对送端交流电网故障时的过电压问题,分析了风场-柔性直流输电系统送端交流电网故障过电压产生机理,并提出了过电压抑制策略。首先,建立了不同电网故障下换流变压器网侧及阀侧电压的数学模型,研究了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)控制策略对于电网电压的影响机理,及电网过电压导致MMC出现的过调制问题对于系统控制性能的影响;在此基础上,提出了一种过电压抑制策略,能够在不引入负序电流的条件下有效抑制系统的过电压水平,且能够在故障线路切除后加快电网电压的恢复速度;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台构建了风场-柔性直流输电系统模型并进行了仿真研究。研究结果表明:所提出的送端交流电网电压数学模型能够准确反映系统的故障特性,所提出的过电压抑制策略能够实现预期控制效果,有利于系统在故障发生及恢复过程中的稳定运行。     

基于风险评估的特高压受端电网输电设备检修策略研究

特高压交直流大容量输电对于保障受端电网供电可靠性意义重大。结合工程实践,研究了面向特高压受端电网的输电设备协调检修策略。以华中地区某特高压落点省级电网为例,分析并找出受端电网中与特高压输送功率存在强耦合关系的重要设备;依据设备检修引入的电网运行风险量化评估指标,提出了相关设备与特高压的检修协调原则及设备检修安排的优先顺序。提出的方法对于特高压受端电网编制年度检修计划,保障特高压正常运行具有借鉴意义。     

面向特高压交直流大受端电网的频率紧急控制特性分析

以特高压交直流混联为特征的大受端电网易发连锁故障,一旦发生直流闭锁,频率稳定问题可能随之出现。针对多直流协调控制、安控抽蓄切泵、精准负荷控制等频率紧急控制方法,开展基于实际电网典型运行方式下电网的频率紧急控制特性仿真,验证现有频率紧急控制方法的有效性。     

含高密度风电、交直流送端电网直流闭锁故障稳控方案研究

基于新疆电网2014年底网架结构,为了保障含高密度风电、交直流送端电网的稳定运行,当±800 k V特高压直流输电系统发生双极闭锁故障时,提出综合考虑新疆网内火电、哈密地区风电及直流配套电源,协调优化切机不平衡量的稳控方案,分析不同稳控方案对于含高密度风电、交直流混联系统运行电压的影响。研究结果阐明在满足新疆网内安全约束下,稳控风电切机量在20%~80%及优先切网内无功出力较大的火电机组、保留直流配套电源部分机组运行有利于系统稳定。该稳控方案对提高±800 k V特高压直流送端系统的稳定运行及减小高密度风电地区电压稳定性具有重要的参考价值。     

受端电网最大直流受入规模分析方法

确定受端电网最大直流受入规模是电网规划的重要内容之一。为此,提出在网架结构优化、直流落点优化和动态无功补偿配置优化的基础上,采用启发式规划方法求取最大直流受入规模。电网规划优化从兼顾短路电流控制和提高多直流馈入支撑能力出发,分别给出了以限流方案投资、限流效果和综合多馈入短路比最优为目标的多目标函数及网架结构优化方法。直流落点优化通过综合多馈入短路比为指标的排序优选,动态无功补偿配置选点优化通过电压灵敏度的无功补偿安装效果评估指标排序实现。结果表明:考虑配置一定规模的动态无功补偿装置,江苏电网可承受的最大直流规模为6回,共42.2 GW;若不考虑动态无功补偿装置,江苏电网可承受的最大直流规模为5回34.2 GW。优化方法应用于江苏规划电网,可提高多直流馈入电网稳定性和承受直流能力。     

华东大受端电网电压稳定性研究之我见

叙述了为确保华东大受端电网的安全稳定运行需关注的主要技术问题,提出了加强华东大型受端电网电压稳定性分析和控制策略研究的建议,结合华东电网的实际和中长期规划,指出了华东大受端电网电压稳定性研究必须涵盖的一些主要内容.     

特高压直流输电系统动态响应对受端交流电网故障恢复特性的影响

特高压直流输电系统受扰后,其直流动态特性及其与受端交流电网的相互作用,对电网安全稳定性将会产生较大的影响。为此,针对目前国内广泛应用的BPA电力系统仿真软件,分析了3种不同直流控制系统仿真模型结构特征。通过时域仿真,研究了安全稳定计算中采用不同模型及其关键控制器参数对受端交流电网故障恢复特性的影响,包括不同的换相失败模拟方法、直流定功率控制电压测量时间常数以及低电压限电流启动电压门槛值等。研究结果表明:对于故障后动态电压支撑能力较弱的受端电网,换相失败模拟方法会显著影响电压恢复特性;增大直流定功率控制电压测量时间常数以及提升低电压限电流启动电压门槛值,可降低故障恢复期间逆变器无功消耗,有利于改善受端电网的恢复特性。     

特高压输电通道上受端城市电网安全稳定特性及防御对策

"十二五"期间,特高压交直流规划接入重庆电网,凸显了重庆电网处于长链式送电通道受端电网的特点,亟需加强研究该类电网安全稳定性及其对策。为此,以特高压入渝规划为背景,研究了处于长链式特高压输电通道上的受端城市电网安全稳定性及其防御对策。研究结果表明:此类电网安稳特性主要表现为1 000kV/500kV电磁环网开断潮流转移导致线路过载、暂态电压跌落和暂态失稳;特高压送电通道功率突降导致电网过电压;相继事件导致受端城市电网孤网等问题。在完善3道防线的基础上,提出了综合直流功率调制实现长链式特高压送电通道电压平滑控制方法和抑制相继失步导致孤网运行的主动防御措施。     

大规模海上风电接入的受端电网频率特性

随着海上风电的快速发展并大规模接入电网,电网系统机械惯量和频率调节能力大幅下降,严重影响受端电网的频率稳定性。为了准确分析大规模海上风电接入的受端电网频率稳定问题,提出一种包含直流频率限制控制器(frequency limiting controller, FLC)和风力发电机(wind turbine generator, WTG)参与调频的频率响应聚合(frequency response aggregation, FRA)模型。以我国南部某省为例,采用所提出的FRA模型,分析WTG接入形式、直流FLC、直流闭锁容量和WTG参与调频对受端电网频率响应过程的影响。通过理论和仿真分析得到系统惯性、调频容量和直流FLC容量与频率响应曲线中频率最低点、准稳态频率等指标的相关性,并给出大规模海上风电接入的受端电网维持频率稳定的有关建议。分析结果表明：我国南部某省风电渗透率在10%～40%区间;风电辅助调频容量达到装机容量的5%时,系统最低频率可以维持在49.5 Hz以上。因此,使海上风电机组具备调频能力,可以有效改善大规模海上风电接入系统的频率稳定问题。     

海上风电经VSC-HVDC系统受端电网不对称故障抑制策略

海上风电经柔性直流输电技术（即基于电压源换流器的高压直流输电系统,VSC-HVDC）送出系统中受端电网故障不仅影响受端换流站交直流侧系统的运行状态,严重情况下也会阻碍送端换流站和海上风电机组的正常运行。针对这一实际问题,分析了海上风电经VSC-HVDC送出系统中受端电网发生不对称故障的传播机理,提出了一种基于Lyapunov函数方法的负序分量抑制策略。首先,建立了海上风电机组经VSC-HVDC送出系统的拓扑结构,并分析了受端电网发生不对称故障的传播机理。其次,根据受端换流站的数学模型推导出满足Lyapunov函数全局稳定性的负序开关函数,并求解出开关函数的系数,进一步设计出相应的Lyapunov函数控制器。最后,基于MATLAB/Simulink软件仿真将所提策略与传统PI控制进行对比,验证了所提策略的正确性和有效性。     

海上风电直流送出与并网技术综述

随着深远海风电开发利用的快速发展,风电直流送出与并网成为技术热点.针对风电交流汇集直流送出、低成本直流送出、多端直流送出和多电压等级直流送出技术,全面论述了海上风电直流送出技术在系统拓扑、装备、控制与保护方面的现状和存在的问题,以及研究热点和发展趋势,指出海上风电场集群共享直流集中送出是近期的主流方案,系统的宽频振荡是亟待解决的问题,使整体系统体现主导电源特征是关注的热点.为降低成本,基于二极管整流送出的技术路线具有良好的预期,但纯二极管整流送出需要风电机组的改进.海上风电多端直流并网系统的成熟依赖于低成本直流断路器和暂态控制保护技术的进步,而海上风电多电压等级直流并网系统尚缺乏直流变压器等关键装备的支撑.     

吉林省风电通过特高压直流外送的方式方法研究

从吉林省电源结构、系统调峰、无功及安全稳定等方面,分析了制约吉林省风电大规模开发的主要因素,综合考虑风能资源开发规划、结合地区电网风电消纳能力,计算分析东北电网和吉林省风电消纳能力,提出吉林省风电采用特高压外送华北、华东电网消纳的方案,并对外送方式、送端电源组织、送受端落点进行分析,提出需要寻找合适的省外和区域外消纳方式,建议东北实行统一调度.     

高压直流受端电网暂态电压安全预防控制方法

随着直流馈入电能的增加,受端电网的“空心化”趋势对暂态电压安全构成严重威胁。为此提出了一种面向直流受端电网的暂态电压安全预防控制方法。将预防控制问题分解为暂态电压安全评估、灵敏度分析和优化控制3个子问题来迭代求解。采用适于灵敏度方法的暂态电压严重性指标实现暂态电压安全约束的构建。通过限制线性灵敏度有效控制区间、参与控制集筛选等策略提高求解的准确性及效率。该方法在河南电网得到实际应用,应用结果表明所提模型与方法是有效的。     

基于PSASP的特高压直流与湖南受端交流 系统相互影响研究

基于湖南电网规划数据,采用电力系统分析综合程序,从直流闭锁时湖南电网频率、潮流、功角和电压的变化、以及直流受端发生交流系统接地故障时部分参数变化等方面,探讨了酒泉—湘潭±800 kV直流线路和湖南受端交流系统间可能存在的相互影响。结果表明:若发生直流闭锁,湖南电网未超出正常运行条件下频率偏差限值,湘鄂联络线的岗市—葛换线路出现过载问题,省内发电机未出现功角失稳,湖南换流站的交流母线出现过电压;直流线路受端的交流系统若发生接地故障,由此引起连续换相失败并带来直流闭锁的可能性不大。     

海上风电混合级联直流输电系统直流短路故障分析与隔离

针对海上风电混合级联直流输电系统三种典型的直流短路故障造成系统整体停运问题,提出一种利用模块化多电平换流器进行故障隔离的方法,来提升系统运行的可靠性和灵活性。首先,对海上风电混合级联直流输电系统进行潮流分析,介绍其控制策略。然后,分析系统的直流故障特性,为了隔离直流短路故障电流,以自阻型模块化多电平换流器为例进行隔离策略分析和子模块冗余设计。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建海上风电混合级联直流输电系统的仿真模型,仿真结果表明了本文提出的直流短路故障分析的正确性和隔离策略的有效性。     

混合多馈入直流作用下江苏受端电网安全稳定性评估及改善

混合馈入直流系统一般指电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)混合馈入的直流系统.目前,含有多个直流落点的混合多馈入直流系统已在受端电网规划中得到采用,但其对系统安全稳定性的影响尚未明确.为了对混...