特高压直流外送风光火电力一体化调度计划模型

随着中国大容量电源基地的逐渐增多及特高压交直流电网的快速发展,大功率远距离输电将成为常态。通过特高压直流跨区输送风光清洁能源的需求日益强烈,为解决风光能源随机波动不易直流外送的问题,设计中采用了配套火电平抑风光电力波动整体打捆外送方案。针对当前直流发电计划与风光发电计划相对独立及配套火电未能有效参与风光电力调整的实际情况,文中提出了特高压直流外送风光火电力一体化调度计划模型。该模型能够灵活处理外送风光电力、配套火电、电力交易及直流计划的协调问题。将所述模型运用于实际算例,仿真结果表明配套火电和直流计划参与调整能有效提升风光电力外送能力。     

风电经特高压线路并网时湖北电网调峰方案

以湖北电网远景规划方案中蒙西至湖北特高压送风电为背景,研究了2017年丰大方式下湖北电网消纳蒙西特高压电力电量的调峰问题。分析了丰大典型日湖北电网的负荷特性、蒙西风电功率特性以及湖北省内电源的调峰特性和调峰能力。以省内发电成本最小、不弃水调峰、尽量消纳特高压电力为目标,建立了包含火电、水电、抽水蓄能和特高压联合调峰优化的混合整数线性规划模型。考虑不同的风电输送方式,采用CPLEX对联合调峰优化模型进行求解,给出了湖北电网火电、水电、抽水蓄能与特高压协调运行的调峰优化方案。仿真计算结果表明,2017年丰大方式下湖北电网负荷低谷时段的负调峰能力不够,需要特高压电力参与湖北电网调峰。当特高压以风电配额方式输入时,湖北省消纳蒙西风电的极限配额为34%。     

基于调峰裕度分析的电网风电消纳能力研究

风电接入电网后,出力具有波动性、不确定性,不具备传统火电厂输出稳定、可调度的特点,大规模风电的集中并网,电网的调峰能力已成为制约风电消纳的主要因素。根据2014年黑龙江省的实际数据,基于调峰裕度的方法分析了黑龙江电网风电的消纳情况,对黑龙江省风电的健康发展具有借鉴意义。     

特高压受端电网燃气轮机发电机组的深度调峰研究

随着越来越多的特高压线路接入电网,如何利用发电机组的调频和调峰特性来确保电网安全显得尤其重要。根据燃气轮机发电机组的调峰特性,分别对燃气轮机发电机组快速启动和低负荷运行深度调峰进行了影响因素分析和试验研究,获得了相关的运行数据和经验,为特高压线路接入电网时利用燃气轮机发电机组调峰来确保电网安全提供了参考和思路。     

基于动态调峰裕度的风电并网协调优化调度

风电并网增加了系统有功调度的难度,为了协调系统运行的可靠性、经济性与风电利用效益之间的矛盾,提出了24点调峰裕度指标,从调峰的角度确定出系统动态正负旋转备用和风电并网功率,并构建了以系统总运行成本最小为目标,含水、火电运行价格成本、风电弃风惩罚成本以及系统备用惩罚成本的风电并网协调优化调度模型。针对该模型,采用优先顺序法和改进粒子群算法,并基于某个含风电的区域电网算例进行仿真验证。结果表明,所提出的指标和优化模型为解决风电并网运行问题提供了一种有效方法。     

大规模跨区特高压直流水电网省两级协调优化方法

在大电网平台下,如何利用受端电网间负荷差异与多电源发电特性来消纳区外水电及缓解受端电网的调峰压力,是中国大规模跨区直流水电输送的关键问题之一。文中以华东电网为背景,从实际应用需求出发,提出了按需供给、多电源互补的大规模跨区特高压直流水电网省两级协调电力控制和电量控制优化调度模型。华东电网2013年典型日模拟调度结果表明,与目前采用的经验调度方法相比,电力控制与电量控制模型下华东电网各省(市)电网负荷平均调峰率分别提高了21.3%和39.3%,调峰效果非常显著;此外,对华东电网2013年全年采用电力控制模型进行日96点试调度运行,结果表明全年平均调峰率提高了20.5%,充分显示了优化水电输送与分配方式的巨大潜力。     

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。     

基于四川水电调峰外送情景下的受端电网接纳空间分析

当前有关四川水电跨省消纳研究多以水电外送电量最大化为目标而忽视了受端电网调峰压力问题,实际上若受电区调峰形势严峻,则难以实现水电跨省最大化消纳的真正落地。鉴于此,为缓解四川水电跨区消纳与受电区调峰压力之间的矛盾,文中在考虑受电区本地清洁能源消纳和电力系统可调容量基础上,以外送水电负荷追踪能力最大化为目标,构建了四川水电调峰外送方式下的受端电网接纳空间测算模型,以重庆电网为算例,设置汛期高负荷水平日、中等负荷水平日和低负荷水平日3种场景,计算了重庆电网接纳空间水平,然后与四川水电常规外送方式进行比较,结果表明：四川水电调峰外送方式下,3种场景中重庆电网可在其调峰能力之内接纳四川水电54 525 MW·h、31 340 MW·h和22 082 MW·h;四川水电调峰外送情境下,主要承担重庆尖端负荷,削减了电网负荷峰谷差,3种场景中受电区调峰压力分别降低了20%、14%和9%;与四川水电常规外送方式相比,四川水电调峰外送方式有效降低了重庆调峰运行成本,缓和了受电区调峰压力,更有利于电力系统安全经济运行。     

哈密至郑州特高压直流对受端电网影响分析

哈密至郑州±800 kV特高压直流是我国第1条风火打捆外送的直流工程,也是华中电网受入的第1条大容量直流线路,其建设对华中电网调峰以及安全稳定有较大影响。提出了大容量直流对受端电网的要求,通过分析分区电力平衡及电网结构,论证了哈密受端换流站应落点郑州东部;电力系统运行模拟计算表明华中电网自身调峰能力是可以满足直流送入需要的;电网稳定仿真计算表明华北至华中交流断面是受端电网的薄弱环节,需要加强该断面输电能力或者降低断面输送容量以保证电网安全稳定运行。     

基于调峰裕度分析的榆林电网风电接纳能力

研究电网对风电的接纳能力可以为合理编制风电发展规划、合理制定开发时序和电网规划方案提供参考。以2010年陕西电网夏小方式调峰裕度分析为基础,研究了陕西电网2010年风电接纳能力。以风资源丰富的榆林电网为例,在陕西省网接纳风电能力研究的基础上,结合相关电气计算结果,给出了2010年榆林电网风电接纳规模。给出了提高电网接纳风电能力的措施。     

基于序贯蒙特卡洛方法的风电并网系统调峰裕度评估

在分析风电并网后系统调峰需求变化的基础上,运用可靠性理论,基于序贯蒙特卡洛方法,提出了风电并网系统调峰裕度评估方法。该方法计及常规机组的强迫停运概率和风电随机波动特性,充分利用序贯蒙特卡洛方法便于加入规则的特性,提出了调峰不足概率指标及其计算方法。利用所述方法对IEEE-RTS系统进行了调峰裕度评估,验证了该方法的可行性和有效性。     

特高压直流分层接入电网的落点选择研究

特高压直流分层接入交流电网不同电压等级的运行方式,为缓解大容量直流接入受端电网后的潮流疏散问题提供了有效手段。直流落点选择是一个多目标决策问题,考虑到直流分层接入电网的特点及影响,建立了直流分层接入电网的综合评价指标,在此基础上利用逼近理想解排序法(TOPSIS法)建立了对应的直流分层接入落点选择策略。以实际电网中特高压直流分层接入为例,采用所提方法评价了不同的直流分层接入方案,验证了方法的有效性,所提方法可方便地应用于对实际规划电网中直流分层接入落点方案的选择。     

特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略

为缓解特高压直流馈入受端电网后造成的多个交流输电通道紧张的问题,提高换流站交流母线暂态电压支撑强度和稳态调压能力,首先基于电网络理论推导了统一潮流控制器(UPFC)对输电线路电流、交流母线电压的控制灵敏度,分析了利用UPFC系统级控制功能(线路有功/无功潮流控制以及并联换流器无功功率控制)实现输电线路过载控制和交流母线电压调节的可行性。在此基础上,提出了一套特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略,以监控系统运行参数并自动生成满足系统安全稳定约束的UPFC系统级控制指令值。最后,以锦苏直流落点附近的苏南500 kV UPFC示范工程作为仿真算例,验证了所提出的控制灵敏度分析的有效性和UPFC系统级控制策略的可行性。     

负荷主动响应应对特高压受端电网直流闭锁故障的探讨

特高压直流输电线路因其输电容量巨大,一旦发生闭锁故障,受端电网输入功率严重缺失,将给电网运行带来巨大冲击,目前的常规调度手段可能会切除大量负荷。频率响应负荷能够在频率偏低时快速主动减少用电或退出用电;电压响应负荷可通过母线电压的主动调整来改变负荷有功大小,帮助电网快速实现功率平衡。通过对频率响应负荷和电压响应负荷调节能力的事前评估和事中统计,并与拉限电策略的在线协调优化,可以减少事故情况下的负荷切除量。发电资源和负荷资源的统一调度可提高特高压直流故障后受端电网的频率稳定水平,仿真结果表明了发电和负荷协同调度策略的有效性。     

考虑非对称运行和受端分层接入的特高压直流潮流建模

特高压直流(UHVDC)系统运行方式不同,导致潮流建模中两侧约束方程和直流变量不同,需区别对待。在分层接入模式下,逆变侧连接系统参数和运行工况不同的两个交流电网,同一极高低端换流器参数需独立设定。文中建立了含UHVDC的交直流电网潮流模型。区分对称运行和非对称运行方式,基于每种运行方式下系统的对称性,确定独立直流变量,推导变流器等值功率,建立潮流约束方程。分层接入模式下,根据系统容量和两受端电网的传输功率重新划分UHVDC的运行方式,建立其潮流模型。推导不同功率转移方案下直流系统参数的变化,对比其对电网潮流的影响。通过两区域IEEE RTS-96测试系统,验证了所提模型的可行性和正确性。     

特高压直流分层接入下交直流系统中长期电压稳定协调控制

与传统特高压直流单层接入方式相比,分层接入方式从电网结构上改善了交流系统对多馈入直流系统的接纳能力和电压支撑能力,在潮流分布与控制上更加灵活、合理。为了充分利用分层接入直流系统快速功率调节能力,避免或减少中长期电压失稳过程中切负荷造成的经济损失,文中提出一种特高压直流分层接入下的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,基于直流分层接入系统准稳态模型,推导了不同直流控制方式下换流母线电压对分层接入直流逆变器传输功率的灵敏度解析表达式,并建立交直流系统电压轨迹预测模型。综合考虑直流电流和高、低端逆变器熄弧角的调制,基于预测轨迹构建协调电压控制的滚动优化模型,对直流分层注入功率和交流系统各电压控制手段进行协调控制。对山东电网规划系统的仿真分析表明,所提方法能够有效协调直流传输功率在交流电网中的分配,提高了系统电压稳定性并减少了切负荷损失。     

特高压直流单极大地回线运行方式下分流分析及其对策

通过对向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程单极大地回线运行时出现分流现象的分析,得出分流的原因如下:极热备用或极闭锁时因控制逻辑合上旁路开关,导致运行极中性母线与停运极设备形成电流通路.探讨了分流的影响,提出通过运行操作、更改顺序控制或设计分流保护消除分流的措施,有利于提高特高压直流的可靠性.分析结果可为特高压直流工程设计、运行维护提供参考.     

实景替代式特高压直流保护系统现场性能测试方案

目前,工程现场调试或运维阶段缺乏能够有效开展特高压直流保护系统功能、性能测试的技术手段。文中提出了实景替代式的特高压直流保护系统现场性能测试方案,研制了特高压直流保护系统现场测试装置。利用特高压直流保护系统现场测试装置的不同硬件接口实现被测特高压直流保护系统在物理环境上的实景替代;通过多源数据同步输出、数字量多协议输出、分布式多机同步、故障录波回放等关键技术,实现被测特高压直流保护系统在运行环境上的实景替代。现场应用结果表明,所提出的实景替代式特高压直流保护系统现场性能测试方案能够对特高压直流保护系统的功能、性能开展有效的现场测试。     

特高压直流换流站交流滤波器组对电网谐波的影响分析

特高压直流换流站配置的交流滤波器兼具特征谐波滤除和无功补偿功能,但其易与电网背景谐波阻抗相互作用导致低次谐波放大现象。交流电网谐波阻抗的获取是交直流系统谐波特性分析及交流滤波器设计配置的基础。文中根据电网谐波阻抗特性较为复杂,难以建模计算的特点,提出了一种基于换流站不同运行工况的500 kV交流电网背景谐波阻抗实用估算方法;定义了交流滤波器组谐波增益指标,通过该指标分析了特高压直流换流站交流滤波器组对电网低次谐波的放大机理;研究了交流滤波器参数与放大作用间的关系,提出了2种交流滤波器的改造方案。最后,以绍兴换流站测试数据为例,结合电网背景谐波阻抗估算结果,对其5次谐波放大问题进行了理论分析,并对交流滤波器改造方案进行了探讨。