新能源同步机提升电网稳定性的运行特性分析

高比例新能源的接入使得电力系统的惯性降低,抗扰动能力变弱.鉴于同步电机在维持电网稳定中发挥的作用,提出了新能源通过驱动同步电动机-同步发电机对(MGP)后并网的新方式.通过介绍MGP的结构和运行原理,分析了MGP的惯性水平和阻尼特性.阐述了MGP功率反馈控制和电压反馈控制方法,并在5 kW实验系统中进行了验证.最后对M...     

高比例新能源电网中虚拟同步综合控制策略

新能源发电系统的虚拟同步运行控制是能源互联网稳定运行的一大关键技术,面临着很多挑战.围绕虚拟惯性控制技术展开相关研究,阐述了新能源的惯性控制方法,并对能源互联网中虚拟同步新能源系统的动态综合控制技术进行了分析.     

新一代大容量调相机在电网中的应用

针对在电网中承担重要角色的调相机,文章在介绍其励磁与运行特性的基础上,对其在直流送端和直流受端中的应用进行深入分析,并提出新一代调相机的主要优势,为其进一步推广应用以及发挥应有作用效果提供参考借鉴。     

传统交流电网与高比例新能源电网连锁故障差异性分析

新能源的强随机性、强不确定性及电力电子装备的弱抗扰动能力等特性使得高比例新能源电网的连锁故障演化过程更加复杂,现有基于传统交流电网而来的连锁故障相关理论与方法在高比例新能源电网中的适用性有待商榷.以美加大停电与英国8.9大停电事故作为切入点,从连锁演化主导推动因素、演化时间、事故发生概率、电气特性等方面分析传统交流...     

新能源同步机并网系统惯性特性的理论和实验研究

针对高比例新能源电网存在的惯性降低问题,提出了新能源通过驱动同步电动机-同步发电机(motor-generator pair, MGP)后并网的新方式;详细描述了MGP系统的结构及工作原理,推导了MGP并网系统和同容量的真实火电机组转动惯量的定量关系,得出了在同容量下MGP的转动惯量约为火电机组的66%的结论;建立了5kW的MGP实验系统,并设计了MGP、单个发电机组和同容量的火电机组三种工作模式,在可编程负载中设置相同的负荷扰动,分别测量三种工作模式的频率响应曲线,对比结果说明了相比相同质量块的单个发电机组和相同容量的火电机组,MGP能更好的抑制系统的频率波动,可以为系统提供足够的真实惯性响应,为提高高比例新能源电网的稳定性提供了全新的解决方案。     

调相机接入江苏电网后的适应性研究

随着大容量、远距离特高压交直流输电技术的深入应用,江苏电网资源优化配置能力显著提高,江苏电网受电比例逐步提高,成为典型的受端电网,系统动态无功补偿不足和电压稳定问题凸显。针对江苏电网存在的问题,在受端电网配置调相机的技术原则,开展了调相机在江苏电网安装后的适应性研究,提出了应对调相机在江苏电网配置后对短路电流提升的解决措施。仿真计算分析表明,调相机在江苏电网合理配置后,在故障期间充分发挥了无功支撑的作用,减少了直流换相失败导致闭锁的概率可以解决苏南地区在春节等低负荷时期出现的高电压问题。对于调相机接入后出现的短路电流升高问题,在不降低电网供电安全性的前提下,可以通过调整网架结构等手段予以解决。     

新能源同步机并网系统的阻尼特性

针对高比例新能源电网存在的低惯性和弱阻尼问题,提出新能源通过驱动同步电动机—同步发电机(MGP)后并网的新方式;阐述了MGP系统小干扰稳定的建模方法,通过小干扰模型研究了MGP的阻尼特性,推导了质量块相同的MGP和单个发电机阻尼比的定量关系;在5 kW实验系统中设计了质量块相同的MGP和单个发电机两种工作模式,对比了相同负载扰动下MGP和单个发电机的频率响应曲线,通过拟合小扰动后的频率响应曲线,分别确定了相同质量块的MGP和单个发电机的阻尼比,对比二者的关系验证了理论推导的结果,证明了相同质量块的MGP相比单个发电机能提供更大的阻尼,为提高高比例新能源电网的稳定性提供了新的解决方案。     

基于三级协调的高比例新能源并网电压控制

风电有功功率、无功功率注入并网点对全网电压控制的影响覆盖空间和时间,随着风电并网比例的增加和并网点布局的多样性,影响的区域也从局部扩展到全网.从新能源分层控制的角度建立"机-场-群"三级控制体系,提出高比例新能源无功补偿设备协调控制结构和电压控制架构,并详细阐述集群子站控制策略、集群主站优化策略,以及新能源集群参与全网无功电压控制的方法.     

适应高比例新能源电网的甘肃双边现货市场机制设计与运行分析

为解决高比例新能源消纳问题以及通过市场价格信号引导用户用电行为,甘肃双边现货市场于2021年年初开始建设,并于2021年5月开展结算试运行.基于甘肃双边现货市场2021年5月运行数据,从市场结构、市场行为、市场交易维度深入分析了市场运行情况,总结了市场运行规律.首先,从中长期交易衔接机制、现货市场组织方式、价格与结算机...     

高比例新能源直流送端系统分布式调相机优化配置

高比例新能源直流送端系统故障可能引发新能源暂态过电压脱网,在新能源场站或汇集站配置分布式调相机是抑制暂态过电压脱网的有效手段。针对高比例新能源直流送端系统分布式调相机优化配置的技术需求,首先分析高比例新能源直流送端系统的暂态过电压传播特性。基于此,提出考虑节点和系统综合暂态压升严重性指标的分布式调相机候选节点筛选方法。然后,以计及运维费用的分布式调相机综合配置成本最小为优化目标,考虑多场景和多故障下的暂态电压稳定性约束,构建分布式调相机优化配置模型。最后,利用粒子群算法进行寻优得到分布式调相机优化配置方案,并构建高比例新能源直流外送试验系统。采用BPA-PYTHON-Matlab联合仿真验证所提配置方法的有效性。     

高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战

高比例可再生能源并网将改变电力系统的形态,为电力系统稳定控制、调度运行和规划决策等领域带来重大变革.文中基于不同可再生能源渗透率水平下系统的发展特点,将未来电力系统迈向高比例可再生能源的过程分为三大阶段并总结了各个阶段的特征.结合这一领域的研究成果,全面解析了高比例可再生能源电力系统发展过程中将出现的挑战,分析了电力系...     

面向高比例可再生能源消纳的电氢能源系统

氢作为一种优质的二次能源,在能源存储和利用中具备巨大的应用潜力,并有助于解决电力系统中可再生能源的消纳问题。为了进一步提升可再生能源在一次能源消费中的占比,文中提出一种以电和氢为能源载体的新型能源承载形式——电氢能源系统。文中论述了发展电氢能源系统的意义,然后给出电氢能源系统的结构框架,并从发（制）、储、输、配、用等方面评述相关研究基础与关键技术。最后,从经济性分析、系统集成和近期实施路径3个方面对电氢能源系统进行展望。     

面向高比例可再生能源电力系统的季节性储能综述与展望

随着可再生能源并网比例持续提高,储能技术的发展受到广泛的关注。季节性储能作为新兴的储能方式,可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模能量转移,是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中介绍了季节性储能技术的典型类型与发展现状,总结了各种季节性储能的技术性能与关键特征,从季节性储能的建模、灵活运行分析、储能容量需求分析与效益评估、季节性储能优化规划、长-短期储能的协同运行与合理配置等方面综述了电力系统的季节性储能研究现状,从长时间尺度、多能源形式与跨空间范围3个层面分析了面向高比例可再生能源的季节性储能研究的关键科学问题与挑战,展望了未来在季节性储能精细化建模、协调规划、运行控制、综合能源市场等方面需要解决的重点问题,以期为未来研究提供参考。     

高比例可再生能源电力系统的协同优化运行技术展望

近年来,随着风力发电和太阳能发电的大规模快速发展,以及交流、直流输电线路的不断建设,中国电力系统呈现高比例可再生能源和交直流混联电网两大重要特征和趋势。在分析国内外研究现状及存在问题的基础上,文中从源—荷双重不确定性的交直流混联系统态势感知、考虑宽频带稳定约束的大规模可再生能源集群并网协调控制、高渗透率可再生能源配电系统源—网—荷交互的灵活重构与协同运行、高比例可再生能源并网的交直流混联系统多尺度运行优化与决策等四个方面,提出了含高比例可再生能源电力系统协同优化运行方面亟待研究的关键技术内容,构思了研究方案,并对其难点问题与挑战进行了展望。     

含高比例可再生能源电力系统灵活性规划及挑战

未来高比例可再生能源的随机变化特性将给电力系统运行灵活性带来前所未有的挑战,对系统的灵活性资源进行规划成为必要的研究工作。对含高比例可再生能源电力系统灵活性规划的研究动态进行评述,首先分析了高比例可再生能源电力系统的基本特征,给出了电力系统灵活性的定义、主要灵活性资源类型和灵活性平衡原理,然后介绍了灵活性定量评价指标体系,最后,提出了电力系统灵活性协调规划的核心内容及求解思路、存在的关键难题及技术解决思路。     

同步电网发展趋势与中国能源互联网发展研究

在“清洁替代、电能替代”的能源发展趋势下,电网作为输送与分配电能的载体,是能源供应体系的重要组成部分,是现代经济发展和社会进步的重要基础和保障,更是能源互联网的核心主体。通过对北美、欧洲和俄罗斯等典型电网百余年发展的研究,总结了世界典型同步电网发展从传统电网到现代电网,从孤立电网到跨区、跨国大型互联的一般规律,为中国电网的发展提供借鉴。基于对中国电网发展历程和考虑新能源特性电网互联演化的分析,结合电力需求、能源开发以及电力流规模的发展趋势,提出了基于同步电网格局的中国能源互联网未来的发展形态,为构建全球能源互联网奠定重要基础。     

典型高比例新能源地区电网采用柔性直流技术进行加强的方案设计方法

本文提出了典型高比例新能源地区电网采用柔性直流输电(VSC-HVDC)技术进行加强的方案设计方法和流程。结合高比例新能源地区电网的特征,首先分析了制约其安全稳定运行的3个主要因素;然后从加强电网安全稳定性的角度,以云南楚雄电网为例设计了采用VSC-HVDC的两种加强方案,进一步提炼出了高比例新能源地区电网采用VSC-HVDC进行加强的选址和定容方法,并且归纳了3个衡量VSC-HVDC加强方案优劣的技术性指标,分别是线路负载率、电压水平以及VSC接入点强度。计算结果表明,按照所提的方案设计方法,两种VSC-HVDC加强方案均能将过载严重的线路负载率降低至90%以下,很好地解决了新能源大发方式下电磁环网的线路过载问题;此外,采用VSC-HVDC技术对地区电网进行加强后,故障期间楚雄地区关键节点的电压水平提升了10%~19%,有效地提升了系统的电压水平。     

高比例可再生能源电力系统的黑启动服务定价方法

高比例可再生能源电力系统具有较高的大停电风险,有必要提出公平、公正的黑启动服务定价方法来激励电厂提供优质黑启动服务。首先,基于部分新能源电厂已具备黑启动能力这一事实,探讨了将新能源电厂纳入统一的黑启动服务定价中的可行性;其次,综合考虑影响电源黑启动价值的各个因素,提出较为公平、完备的黑启动价值评估函数,进而得到了适用于各类黑启动电源的黑启动服务两部制定价方法;最后,通过对比不同电源的黑启动服务费,剖析了定价结果的实际涵义,并简要分析了该定价方法的激励作用。所提方法可使中国现行的黑启动服务定价方法变得更加精细、有据、全面。     

高比例可再生能源电力系统调峰问题综述

随着可再生能源在电力系统中所占的比例日益提高,电力系统的电源结构发生了巨大变化,可再生能源的高渗透性、出力的随机性和不确定性,使得电源侧、负荷侧对电力系统调峰资源需求问题逐渐凸显。首先,总结可再生能源时序发电特性和空间分布特性,对高比例可再生能源电力系统的调峰问题进行了说明。然后,对多种调峰储能类型的配备、特点、发展趋势等研究成果进行总结与归纳,对需求侧参与电力系统调峰方式进行归纳总结,包括需求响应建设、发展电力市场和辅助调峰服务市场以及增强电力传输能力。最后,对未来高比例可再生能源电力系统调峰问题研究前景进行了讨论与展望。     

高比例可再生能源电力系统调峰问题综述

随着可再生能源在电力系统中所占的比例日益提高,电力系统的电源结构发生了巨大变化,可再生能源的高渗透性、出力的随机性和不确定性,使得电源侧、负荷侧对电力系统调峰资源需求问题逐渐凸显。首先,总结可再生能源时序发电特性和空间分布特性,对高比例可再生能源电力系统的调峰问题进行了说明。然后,对多种调峰储能类型的配备、特点、发展趋势等研究成果进行总结与归纳,对需求侧参与电力系统调峰方式进行归纳总结,包括需求响应建设、发展电力市场和辅助调峰服务市场以及增强电力传输能力。最后,对未来高比例可再生能源电力系统调峰问题研究前景进行了讨论与展望。