特高压交流通道风火联合送电问题研究

风电的大规模发展需要解决市场消纳和送出通道问题。我国大型煤电基地大多为风资源丰富地区,如何借助特高压输电通道,在输送火电的同时搭配一定风电比例送出,对于我国可再生能源发展规划目标的落实和远距离输电通道资源的充分利用都是很有意义的。以锡林郭勒盟(简称锡盟)至南京特高压交流输电通道为例,论述利用特高压交流外送通道打捆输送风电火电的主要原则,分析影响风火联合送电的关键因素,提出风火打捆合适容量的理论计算方法,并通过算例给出锡盟煤电基地外送的风火装机容量和经济性分析。可为今后开展风电送出研究提供重要借鉴,对锡盟煤电基地的风电发展提供决策支持。     

基于时序运行模拟的风火打捆最优容量配比整定

风火打捆送出是提高风电消纳能力的重要方式,其难点之一在于整定打捆的最优风火容量配比。提出了基于时序运行模拟的风火打捆容量最优配比整定方法。首先,通过气象数据获取规划中风电的全年出力特性。然后,以机组总运行成本最低及清洁能源消纳率最高为目标,建立小时级时序运行模拟模型,采用时序分解及自动回滚技术实现模型的快速求解。此外,针对为期一年的模拟结果,进一步利用暂态稳定约束进行校核与调整,消除潜在的暂稳风险。最后,以广东电网珠西北地区为例,通过对比不同风火配比下的风电消纳能力及运行经济性数据,给出了兼顾环保性、安全性与经济性的风火配比。运行结果可为地区的海上风电规划与建设、电力系统调度提供指导。 关键词：风火打捆;时序运行模拟;配比整定;海上风电;暂态稳定     

风火打捆外送几个关键技术的研究进展

运用风火打捆外送方式,提高大规模风电的远距离输送能力是解决我国能源逆向分布问题的一个重要手段。讨论风火打捆外送几个关键技术的研究进展。首先分析风火打捆外送不同运行方式下的最优风火电容量配置,其次总结目前关于风火打捆外送输电容量规划方法,再次归纳目前对风火打捆系统稳定性的研究现状,然后对风火打捆系统调度控制策略研究现状进行总结,最后对风电火电打捆外送系统未来所要研究的问题提出展望。     

特高压直流风电火电联合外送电源规模优化方法

特高压直流（UHVDC）风火联合外送可实现西部、北部风电跨区远距离输送,扩大风电消纳范围。提出了优化特高压直流风火打捆外送配套电源规模的研究方法,首先研究了UHVDC输送火电、风电的技术性约束,包括UHVDC输电运行方式,以及对风电、火电配套规模的影响,提出了配套电源的研究原则及思路;其次,建立了特高压直流风电、火电联合外送配套电源规模的优化方法;最后,以酒泉-湖南±800 kV特高压直流输电工程为例,给出了酒泉-湖南特高压直流风电、火电配套规模,验证了方法的科学性。提出的研究方法对扩大我国北部风电消纳范围,提高特高压直流通道输送效率具有重要意义。     

特高压直流输送风电的经济性分析

在风电规模快速增长、规划目标不断提高的发展形势下,为保障风电的合理、有效送出,文章以我国风电发展条件及主要输电方式为基础,开展了风电输送经济性研究。以电价竞争力分析为主要手段,结合风火打捆特高压直流输电技术,分析技术参数的选择及其对输电经济性的影响;通过算例分析,论证了特高压直流输送风电的经济可行性,并提出相关建议。     

故障限流器改善风火打捆系统暂态稳定性研究

风火打捆外送模式解决了风电就地消纳能力不足、单独传输经济性差的问题,但同时风电的并入也给系统暂态稳定性带来了不利影响.在此背景下,基于双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)外特性建立风火打捆系统单端送电功率方程,分析了由于风电并入使同步机组功角特性发生改变,导致暂态稳定性降低.考虑在风火打捆系统并网输电线路上串联故障限流器(fault current limiter,FCL)来提高故障期间功率传输能力,在建立的含故障限流器的风火打捆系统等值电路基础上,分析了电抗型和电阻型两种故障限流器在系统故障期间对功率特性的影响和改善系统暂态稳定性的机理,并比较了应用两种故障限流器的差异.最后进行仿真验证,结果表明在线路上串联故障限流器能够显著改善风火打捆系统的暂态稳定性.     

风火打捆送出系统稳定特性研究和运行策略优化

为解决粤西海上风电集群与火电打捆送出的同步稳定问题,首先研究了风火打捆送出系统的同步稳定特性和影响因素,然后提出了提高风火打捆送出系统风电渗透率和同步稳定特性好的风电机组优先发电的运行方式优化策略。最后构建了风电场集群整体硬件在环接入的实时仿真系统进行验证,仿真结果表明所提出的同步稳定性提升策略可以提高风火打捆送出系统稳定极限,有力提升了风电并网消纳率和电网安全稳定水平。     

酒泉直流送端风火打捆研究

酒泉至湖南±800 kV特高压直流实现风电与火电打捆外送电力8 000 MW。为得到直流风火打捆的比例,通过分析直流送端风火打捆的必要性,结合甘肃实际风电出力特性对直流配套的风电一火电一直流理论输送容量进行计算,比较不同配套火电规模下火电及直流利用小时数、弃风电量以及直流送电曲线,最后给出合理的酒泉直流风火打捆比例及合适的配套火电规模范围。     

大规模风电经直流外送的区域输电能力计算

大型风电基地风电消纳的可行方案是跨区域直接送至负荷中心进行消化,由此产生大规模风电远距离输电的问题,进而对区域间最大输电能力（Total Transfer Capability, TTC）的计算提出新需求。针对大规模风电经直流外送的区域输电能力计算,结合风火打捆直流外送方式,建立了风电经直流外送的区域间TTC计算模型,并采用交直流交替迭代连续潮流算法进行求解。采用改进的IEEE 39节点系统进行测试,对大规模风电经交、直流2种外送方式下的TTC进行对比计算,并讨论了不同风电场出力情况及风火打捆比例对TTC的影响。结果表明：在既定网架结构下,需要协调考虑风火打捆比例和线路容量,在尽可能多地接纳风电的同时,使系统获得最大输电能力。     

风火打捆交直流混联送端系统暂态稳定性分析

风火打捆通过交直流混联外送电能已成为目前大规模风电基地比较常用的能源输送方式。在这种输送方式中,交直流混联、风电输送功率占总输送功率的比例和风电机组的类型等都会对风火打捆送端系统的暂态稳定性产生影响。在建立风电场模型、控制系统模型和混联输电系统模型的基础上,分析交直流混联对暂态稳定性的影响,研究不同风电机组类型对暂态稳定的影响,研究风电输出功率所占比例的改变对送端暂态稳定的影响。最后,通过分析得出:双馈感应发电机与常规火电机组打捆系统暂态稳定性好于另外两种类型风电机组;且双馈感应发电机在保证原动机出力稳定的情况下增加配比,有利于火电机组的功角稳定性。     

风火联运源端系统有功优化运行分层协调思路

中国风资源与负荷中心逆向分布的特点客观上形成了含集群风电的多电源联运源端系统,其中最典型的是风火联运源端系统,提高其发电的控制灵活性对于促进风电消纳十分重要。针对"三北"地区风火联运源端系统特点,提出在调度中心和源端发电单元之间建立有功优化运行层,对局部分散的风电场和火电机组进行协调控制,从而提高源端电力的控制灵活性,充分利用消纳空间以提高风电利用率;其中,异特性多类型机组联运的控制复杂性问题、强刚性风火联运源端系统应对可再生能源发电波动性难题是实现源端系统有功优化运行的关键难题。文中从区域风电场群协调模式、多空间尺度分层协调模式以及多时间尺度逐级精细化策略3个方面提出了相应的解决思路;在此基础上,提出多时空尺度分层协调有功优化运行体系,并梳理相应的运行性能评价指标;最后,着重从体系中风火协调层、集群风电协调层两个角度阐述关键技术问题。     

中国风电跨区域输送模式选择研究

北方风电大规模跨区外送是未来中国风电发展的需要,但北方各地区的能源资源条件差异较大,不能采用单一的外送模式,需要结合各地区的具体情况选择适用的风电外送方式。根据送端直流外送配套电源规模的不同,研究了2种风电外送模式的工作原理、直流运行特征、技术经济性,并提出了不同外送模式在中国的适用范围,并为促进不同的风电外送模式在工程实践中的应用,提出了相应的保障措施。     

基于两阶段优化的风储联合发电系统日前发电计划模式

考虑风电日波动性对常规机组启停的影响,为准确刻画系统运行经济性与风电消纳能力的关系,设计了风电最大出力模式、经济运行模式和运行成本控制模式3种风储联合发电系统日前发电计划模式,提出了不同模式的两阶段优化模型及快速求解算法。第1阶段通过储能系统和常规机组协调调度,实现经济性最优或弃风量最小的目标,第2阶段优化则按照经济调度和"三公"调度的原则分配常规机组和风电场的有功出力。提出快速算法削减了模型的寻优空间,大幅提高了优化模型的求解效率。基于IEEE 30节点系统进行仿真分析,验证了所述模型和算法的优越性。     

特高压直流对交流系统稳定性的研究

针对大规模风电集中外送,重点从特高压直流对风电、火电打捆联网系统的安全稳定问题展开研究。建立了直流输电系统模型以及风电机组模型;分析了不同风电机组对交直流系统的稳定性以及直流闭锁故障对系统影响的仿真分析。在此基础上分析了风电、火电打捆联网直流外送系统带来的一系列问题,为大规模新能源的规划和运行提供了建设性依据。     

大型风电场次同步谐振分析

含恒速异步风力发电机的大型风电场通过含串补线路外送功率时存在次同步谐振问题。以PSCAD/EMTDC仿真软件为工具,建立了适用于风电场次同步谐振分析的大型风电场仿真模型,并在多种运行方式下分析了该风电场通过一串补线路外送功率时的次同步谐振特性和机组扭振特性。另外,还分析了大型风电场与火电厂捆绑送电方式下系统次同步谐振特性。     

考虑设备动态过载能力的风电送出通道紧急过载运行策略

大规模风电集中并网时,送出通道发生N-1故障,可能会导致输电线路和升压变压器过载,而现有的过负荷保护和稳定控制策略无法适应这种短时潮流过载,需要切除大量风电机组,不利于风电消纳。论文分析了电力设备安全过载能力的关键参数及安全边界,确定了送出线路和变压器的长时过载区域与短时过载区域。依据设备的安全过载能力,提出了适应风电场集群并网的输电通道紧急过载运行策略,包括基于长时过载区域的重载告警和基于短时过载区域的风电切机与设备温升越限跳闸。测试结果表明,所提紧急过载运行策略具有可行性,能够充分挖掘输电通道的过载能力,在保障输电通道安全运行的前提下,提高风电外送能力。     

风电对电力系统运行的价值分析

从电力系统运行的角度，提出了基于随机模拟技术的定量分析计算风力发电对电力系统运行的价值的方法。定性地描述了风电并网引起的电力系统运行方式的变化和由此带来的发电变动情况。根据常规火电机组的边际发电成本曲线，分析了风电价值的构成。指出了风电价值与风电场所在地风资源特性、风电机组技术参数、风电负荷在电力系统负荷中所占比例以及配合风电运行的火电机组的耗量特性有关，给出院计算风电价值和灵敏度分析的数值实例。文中的概念性分析方法也适用于复杂电力系统。     

考虑直流联络线功率调整的跨区风电消纳模型

为了应对风电在西北地区难以大规模消纳带来的挑战以及当前跨区域电力外送方式存在的问题,考虑直流联络线功率调整以促进跨区域风电消纳成为目前的研究热点。首先以受端电网的直流接入量为目标,优化得到了其直流功率安全接纳限值;然后结合该值以送端电网内火电成本、弃风成本以及直流联络线功率偏差惩罚成本之和为优化目标,同时考虑直流联络线功率的优化以及送端电网内的安全运行约束条件,建立了一个混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming,M IQP)模型;最后以具有高压直流外送通道的西北某电网为例对模型进行了验证。仿真结果表明所提模型能够促进风电的跨区域消纳,提高互联系统的经济性。     

基于分段电价的跨区风电消纳

大规模风电跨区输送越来越频繁,加大了受端区域电力系统的调节压力,严重影响了风电的消纳能力。针对这一问题,提出一种基于分段电价的风电消纳方法。该方法以电网公司购电总费用最小为目标,考虑火电和抽蓄各自参与风电消纳的边际成本效益,并通过对风电不同电量部分施行分段电价,使得电网公司、风电厂、火电厂和抽蓄电站等多个主体之间利益均衡,增加系统对风电的消纳,同时从理论上证明该方法与弃风惩罚方法原理上的等效性。仿真算例验证了该方法的有效性。仿真结果表明该方法能够显著减少弃风,在不降低电网企业利益的同时,提高火电和抽蓄电站参与风电消纳的积极性,增加风电企业的收益。