跨区特高压直流外送优化提升新能源消纳能力研究

随着跨区特高压通道陆续建成投产,“三北”地区外送能力逐年增加,但新能源弃风、弃光问题并未根本解决。结合电网生产运行实际情况,对多区域间特高压直流外送功率协调优化促进新能源消纳开展研究。首先,分析了典型地区新能源弃电功率的分布特点,研究了不同区域间新能源发电功率的互补性;然后,建立了考虑跨区直流功率优化的新能源消纳能力计算分析模型;最后,针对多地区测算了跨区特高压直流互补促进新能源消纳的效果。算例分析结果表明,所提出的特高压直流优化运行方法提高了全网的新能源消纳能力,可实现多地区新能源消纳空间的充分利用。     

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.     

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。     

特高压直流主送新能源技术经济研究

中国西部北部清洁能源基地通过特高压直流通道实现多能互补联合外送,特别是主送或全送新能源对于支撑可再生能源科学发展和高效消纳具有重要的价值和作用。结合特高压直流功率运行控制方式,提出了特高压直流主送新能源的设想,构建了包含配套电源和输电通道特性在内的数学模型。在合理设定兼顾送端新能源出力特性和受端负荷特性的输电曲线基础上,以典型工程为例分析了主送新能源模式下的配套电源优选原则和具体方案,提出了实现特高压直流主送或全送新能源的相关建议。结果表明：以火电补充满足直流通道最小运行功率需求,高比例主送风电、光电等新能源电量是技术经济可行的。     

提升新疆东部以及青海新能源外送能力的±800kV四端柔性直流电网方案初设

西北地区新能源资源丰富且已建成数个10GW级新能源基地。选取新疆东部、青海南部等具有代表性新能源基地,对这些地区电网的现状及存在的问题进行深入研究。基于各电网特性,提出了基于柔性直流技术的直流组网方案,并对所提直流系统建立了仿真模型,对系统的潮流分布及转移能力、故障穿越特性等进行初步仿真分析。研究结果表明所提直流系统可提升新疆东部及青海南部电网暂稳态特性、促进新能源外送,并可为解决西北地区整体面临的问题提供解决思路。     

风光火打捆高压直流外送下送端电网高频切机方案适应性研究

针对风光火打捆高压直流外送下送端电网的高频问题,分析了既有高频切机方案的适应性,并提出了改进方案。首先,理论分析了不同类型电源的动态频率特性;其次,基于我国西部某省级电网,提出了用于高频切机方案适应性分析的多种典型方式,并仿真对比了不同运行方式下,含风光火的省级送端电网与西北主网解列后的频率特性变化;最后,分析了既有的高频切机方案不适应大规模风光接入的问题所在,对原始高频切机方案进行了改进,提出了“首轮切风光后续轮切火电”的高频切机方案,结合多种典型运行方式进行了仿真校核,验证所提改进方案的适应性。     

风光火打捆多直流弱送端电网安全稳定防御系统研究

风光火打捆多直流弱送端电网新能源占比高、直流外送规模大、系统转动惯量水平低,交流网架承载能力弱,功角、频率、电压稳定问题突出。文中在总结西北电网风光火打捆后新的特性基础上,分析了当前电网安全运行面临的问题,指出现有感知、控制手段的不足。重点研究了风光火打捆多直流外送电网安全稳定防御系统的构建方案,阐述了防御系统的主要功能,即同步稳定控制、频率控制、全过程电压控制等,介绍了多资源广域协调控制和新能源全景监控等关键技术。评估效果表明,防御系统建成后可有效应对特高压直流的故障冲击,有效阻断连锁反应,提升西北电网的安全稳定运行水平,指导风光火打捆多直流弱送端电网的控制技术发展和工程实践。     

计及送受端新能源和负荷相关性高压直流功率修正方法

近年来,中国高压直流输电技术的快速发展,为中国跨区消纳新能源电力提供了有效手段。在研究新能源出力特性基础上,基于相关系数法研究了高压直流送端电网新能源和受端电网负荷之间的相关性,在保证直流联络线日交易电量不变的前提下,建立了直流有功功率修正量数学模型,考虑了直流功率调整的各种约束条件,提出计及送受端新能源和负荷相关性的高压直流功率修正方法,以促进新能源消纳并提高直流输电通道利用率。并基于某在运跨区高压直流送受端电网的实际调度运行数据开展算例分析,验证所提方法的有效性。     

直流双极闭锁故障下送端系统暂态过电压计算方法

针对特高压直流输电系统闭锁引起的暂态过电压严重威胁系统安全运行的问题,推导建立了直流双极闭锁后换流母线暂态电压的解析表达式。在此基础上,建立了送端交流系统电力网络等值模型,推导出了直流双极闭锁后送端交流系统内任一关键节点暂态过电压的计算方法。为判断送端新能源节点面临高压穿越问题的严重程度、提前发现系统薄弱环节,提出用阻抗比来表征节点的暂态过电压程度。在直流双极闭锁后节点暂态电压压升值随着阻抗比增大而呈现线性升高的趋势。基于DIgSILENT仿真平台,搭建了CIGRE直流输电标准测试系统和吉泉±1100 kV高压直流送端系统,验证了送端系统暂态过电压计算方法及结论的正确性。     

高比例新能源电力系统演化进程中核电与新能源协调发展策略

核能与新能源作为非化石能源的重要组成部分,对于中国构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有举足轻重的作用.随着大规模间歇式新能源接入电力系统,电网的安全稳定运行面临巨大挑战,核电出力稳定、转动惯量大,可为高比例新能源接入的电力系统提供必要的电力、电量和转动惯量支撑.针对高比例新能源电力系统演化进程中核电、新能源及其他电源的...     

兼顾新能源穿透功率和风险的风光火打捆外送电源规划

随着特高压直流输电的发展,科学规划风光火打捆外送电源是充分发挥输电工程可靠性及其经济效能的前提。文中构建了兼顾新能源穿透功率极限和新能源出力反调峰及大波动风险的多目标优化配置模型,以保证输电工程的安全运行。为解决相互矛盾的优化目标,采用权系数法将所构建的多目标优化问题转化为单目标优化问题,通过引入博弈论思想确定权重系数以弥补权系数法主观性强的缺点,并设计嵌套的遗传算法对模型进行求解。对某地区电力系统进行实例规划,以验证上述多目标优化方法的有效性,结果表明所提规划模型能兼顾新能源穿透功率极限要求和新能源出力风险问题。     

基于PlatEMO的新能源高渗透率电网惯量辨识方法

传统方法构建的惯量辨识模型,未考虑新能源接入电网的比例系数,一定程度上降低了惯量辨识精度。鉴于此,构建了新能源高渗透率区域电网等效频率响应模型,以更准确还原区域电网惯量水平。针对需辨识的区域惯量参数,采用多目标优化平台PlatEMO上多种主流优化算法进行参数辨识及其辨识精度比较。仿真结果表明了辨识方法的可行性,同时表明粒子群一类算法在辨识该类闭环模型参数时,在精度上和辨识速度上具有较明显优势。     

不同渗透率下多种新能源电力系统动态安全域分析

新能源大规模并网会给电力系统的动态安全稳定带来新影响,因此新能源的安全、稳定、高效利用是能源未来的发展方向之一.不同种类的新能源对电力系统的暂态稳定影响各不相同,采用"域"的分析法能够较好地解决这一问题.首先,提出了基于改进的动态差分进化-内点法(dynamic differential evolution-inter...     

水风互补四川清洁能源外送优化

四川省水电与风电全年均有富余电量可供外输。为充分利用四川水风清洁能源且全年季节性互补特性以及川西南特高压直流输电平台的送电能力,考虑通过水风互补、合理优化多回川西南特高压直流全年外送四川清洁能源电量,实现四川清洁能源在更大范围内的资源优化配置,提高川电出口特高压直流输电线路利用小时数。研究表明：通过实现全年水风季节性互补,针对丰平枯不同时期水丰出力特性,调整增加4回特高压直流输电线路外送清洁能源电量后,可增加目前川电出口4回特高压输电线路年利用小时数75~280 h。     

面向新型电力系统的新能源与储能联合规划方法

随着电网负荷日益增加和新能源在电网渗透率的不断提高,针对电力市场环境下新能源和储能电站规划问题,提出一种考虑电力市场调度影响的双层规划方法。首先,上层规划用来模拟投资主体,以净收益率最高为目标,决策变量为新能源和储能装置的安装位置和额定参数,下层规划用来模拟市场经济调度,以社会福利最大化为目标;然后,基于分解与重构思想,将双层规划模型分解为一个主问题和两个子问题,通过主子问题迭代的方式进行求解;最后,以IEEE-14节点系统为例,验证了所提规划算法的有效性,并分析了不同售电价格对规划结果的影响。     

提升新能源送出能力的多类型无功补偿装置优选

新能源送出电网往往面临着潮流变化频繁、电压波动大、动态无功不足等问题.传统的无功补偿装置应用新能源送出场合时需要频繁投切,严重缩短设备使用寿命.因此动态无功补偿装置应用在这类场合有着迫切的需求,但动态无功补偿装置在整体造价、使用寿命、响应速度、过载能力等参数方面均有较大差异,在动态无功补偿装置选择时面临困难.针对上述问题,本文提出了针对相机、静止无功补偿器(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)这几类动态无功补偿装置的综合评价指标体系,对指标进行规范化处理,结合新能源送出特性研究不同评价因子的指标权重.以经济性最优为评价体系的目标,最后将该方法应用于实际案例,得到提升了新能源送出能力的动态无功补偿装置的推荐方案.     

含储能虚拟电厂接入配电网的联合优化调度

为解决不确定性能源发电给配电网带来的隐患和经济性问题,研究含间歇分布式能源的虚拟电厂(virtual pow er plant,VPP)接入配电网的联合优化调度对提高系统安全和促进新能源消纳具有十分重要的意义。综合考虑风电及储能的运行特性,提出一种改进的Buckets方法,建立了考虑风电不确定性和含储能的虚拟电厂参与配电网调度的优化机组组合模型,基于6节点系统研究了改进的Buckets方法对发电成本和机组组合的影响。与传统Buckets方法相比,采用所提方法使得模型的发电成本及开机时段减少,表明该方法能够实现发电成本最优、风电的充分消纳以及储能的灵活运用。     

考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟

西北地区可再生能源资源与电力需求不平衡的现状,使得发展风火联合外送成为促进新能源消纳的重要举措。而风电出力的不确定性给风火联合外送的经济性、可靠性效益评估造成了困难。针对该问题,文章采用风电多状态模型,引入机组剩余容量的概念,提出了联合外送概率模型以模拟送端电网对受端电网的电力支援过程。结合各类型电源特点,设计了考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟算法框架。通过EPRI 36算例验证了所提方法的有效性,并且通过对酒泉—湖南±800 k V直流输电工程进行随机生产模拟,研究了酒泉直流对受端电网充裕度的改善、酒泉直流的环保效益以及直流输电利用小时数对酒泉直流经济性的影响。