城市电网分区柔性互联选址方法及示范应用

在城市电网分区间,利用柔性直流电力电子装置,实现柔性互联,有可能解决现有交流型城市电网分区运行中存在的难题。介绍了国内外首个城市电网分区柔性互联示范工程的选址,并提出一种实用的选址方法。首先,建立了分区间柔性互联装置选址模型,计及了静态安全性、供电能力、短路电流、电压稳定等7项指标。由于电压稳定等指标计算需要逐个case模拟故障仿真,对于大型城市电网柔性互联选址的计算量很大,模型很难直接求解,因此提出一种实用的选址方法:先给出分区有功需求及无功需求初筛指标,依据其进行方案初筛;再进一步详细仿真分析得到7项细筛指标;然后采用层次分析法确定最优方案,最后介绍了示范工程的选址论证。结果表明,所提方法确定的选址方案具有很好的互联效果,发现了除示范工程外更多效果良好的位置,为后续柔性互联提供了选择。同时,研究发现不是所有分区柔性互联后都具有明显效果,故进一步归纳了适合柔性互联的分区特征。所提方法和实践对城市电网分区柔性互联的发展具有重要意义。     

分区柔性互联城市电网的最大供电能力分析

对比现有电网分区运行模式与新型柔性互联运行模式,并阐述柔性直流分区互联装置的基本工作模式;介绍分区互联装置的基本结构,并研究装置在分区间有功支援与动态无功支撑过程中的工作原理;考虑电网N-1静态安全性与暂态电压稳定性,提出分区柔性互联城市电网最大供电能力的定义与模型,并给出一种简化的逼近求解算法。某电网示范工程实际算例验证了所提方法的正确性;与传统分区运行相比,柔性互联后最大供电能力得到提升。     

柔性直流互联电网的孤岛频率快速控制技术

区域小电网同时通过交流及柔性直流输电通道与其他大电网连接的互联电网,当交流输电通道故障导致区域小电网孤岛时,柔性直流系统的定有功功率控制方式限制了大电网对孤岛的支援能力。根据柔性直流系统具有潮流控制快速可靠的特点,设计了一种基于离线计算与在线判断相结合的柔性直流互联电网的孤岛频率快速控制方案。首先,通过离线策略初步确定功率缺额,随后根据在线频率变化率判定采取粗调或精调的实际控制措施,用于粗调的离线计算结果使得在线判断时计算量小、采样少,动作快速;用于精调的频率限制控制器(frequency limit controller,FLC)可以实现无差调节,能够对粗调结果进行补充,增强可靠性,并能与区域电网的切机(负荷)措施紧密配合。仿真结果表明,所提的故障孤岛频率快速控制方案能够有效解决孤岛系统频率稳定问题。     

欧洲柔性直流电网的规划及其仿真研究

建立全球能源互联网是实现新能源大规模开发、高比例接入电网的重要发展方向。文章对柔性直流电网跨接在欧洲交流主网上的可行性及影响进行了深入的分析。首先,梳理了欧洲资源负荷的分布情况,设计了直流换流站的位置、容量和直流网架的结构;其次,基于机电暂态仿真软件PSS/E,在欧洲交流网架上建立了51端柔性直流电网;然后,针对柔性直流电网接入后交流电网的频率、电压稳定性,柔性直流电网对于交流网侧输入功率不稳定情况下的响应策略以及紧急功率支援能力等方面进行了仿真研究。仿真结果表明,规划的柔性直流电网能够提供功率支撑并降低换流站注入功率波动的影响,提高欧洲电网的稳定性。     

城市电网分区柔性互联装置的定容方法

分区柔性互联是解决大型城市交流电网发展问题的一个新思路,容量是影响互联装置造价的关键因素。提出了分区互联装置的定容方法。首先,介绍了城市电网分区互联装置的基本概念。其次,分析了基于模块化多电平换流器(MMC)的分区互联装置的功率运行范围,建立了装置容量和最大无功输出的分段线性关系,并分析得出改善无功输出能力的方法,为定容方法提供依据。然后,依据有功需求和无功需求,提出装置定容方法,其中,有功需求是为了解决分区故障后的元件过载问题所需支援的有功功率,无功需求是为了解决分区发生暂态故障后的电压失稳问题所需支援的动态无功功率。定容方法还考虑了装置的功率支援是否会破坏送端分区安全性或导致联络线过载。最后,所述方法应用于国内外首个220kV分区柔性互联示范工程的实际方案论证。     

多直流微电网群柔性互联与控制

为提高分布式可再生能源利用效率和供电可靠性,本文提出一种适用于多直流微电网群柔性互联系统的功率协调控制策略。直流微电网包含平衡单元和功率单元,平衡单元采用功率-直流电压下垂控制,功率单元采用功率控制,隔离双向DC-DC变流器采用功率协调控制。基于上述控制策略,不仅可以控制母线电压稳定,还可实现无互联通信情况下多平衡单元并联运行时功率主动分配,满足直流微电网内多平衡单元即插即用。同时采用隔离双向DC-DC变流器柔性互联的直流微电网群可接受功率调度指令,实现多模式最优运行。最后,搭建两直流微电网柔性互联实验平台,实验结果表明本文所提出控制策略能够实现直流微电网群功率协调控制。     

基于柔性直流输电的异步互联系统频率支援控制方法综述

利用基于电压源换流器的柔性直流输电(VSC-HVDC)的快速功率控制能力实现异步互联的交流电网间的频率支援,可以充分发挥全系统备用容量的调节能力,提高互联系统的安全性和稳定性。综述了国内外该领域的研究现状,详细介绍了基于通信的主从控制、利用电压传递频率波动的主从控制、附加频率调节的下垂控制以及基于虚拟同步机特性的控制等不同方法的基本原理。通过统一的仿真模型对比分析了各种方法的控制特点和性能,从工程应用角度总结了这些方法的优缺点以及进一步研究的方向。     

柔性直流与常规直流协调的紧急功率支援策略研究

柔性直流(VSC-HVDC)具有响应速度快、有功无功解耦、可向交流系统提供无功支撑等运行特性。将柔性直流纳入电网紧急控制系统,可在提升交直流电网暂态稳定性基础上降低常规切机切负荷控制的代价。基于扩展等面积法则(EEAC),研究直流紧急功率支援提高故障后系统暂态安全稳定性的机理;通过对不同类型直流功率调制的对比研究,指出柔性直流与常规直流(LCC-HVDC)的紧急功率支援在改善故障后系统功角恢复方面存在差异,紧急控制应考虑不同类型直流的控制优先级;提出为保障故障后电网暂态稳定所需直流紧急支援功率计算方法,并结合不同故障情况下直流功率支援的优先级制定相应的紧急协调控制策略。     

计及主站容量裕度的柔性直流互联系统主从控制策略

柔性直流互联技术可有效改善电网电能质量、增强供电可靠性、提升新能源消纳水平。采用主从控制的柔性直流互联系统中，负荷突增和新能源出力短时波动等突发工况易导致主站实际功率超过其容量。传统功率限幅或调度方法难以及时平抑功率波动，进而导致直流侧电压异常，威胁系统正常运行。为此，文中提出一种计及主站容量裕度的主从控制策略。该策略优化了主站的运行机制，将容量裕度因素纳入主站运行模式中，调整了主站电压环的环路结构与变量定义，并增加了基于过容功率的闭合抑制环路，保障了主站对直流母线电压的持续调节能力。由于主站在平衡系统功率时需要从站间的协调运行，因此文中在从站传统运行模式及原有调度基础上引入了从站间的功率支援机制，在系统功率平衡等约束条件下建立了系统经济损失最小、源储设备损耗最小的多目标优化模型，并利用非支配排序遗传算法-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ，NSGA-Ⅱ)对优化模型进行快速求解。最后通过仿真验证了所提策略能有效防止主站过容，保障柔性直流互联系统稳定、高效运行。     

柔性直流输电在城市电网中应用的可行性

由于大中城市的空中输电走廊的限制和不断发展的城市负荷,仅有交流线路的城市电网已经越来越不能满足社会和经济发展的需求。柔性直流输电利用电压源换流器的自换向特性使其具有诸多优点,研究其在城市电网中的应用具有重要意义。本文分析了当前城市电网面临的问题和柔性直流输电的原理及技术优势,详细对比分析了目前城市电网的供电方式,从现实...     

国外大城市电网分区运行现状

针对目前国内电网分区运行存在的问题,通过与国外发达国家发展成熟的城市电网相比较,以纽约、东京两个大都市电网的分区特点及分区运行经验作为参考,分析了该两大都市电网分区运行现状,得到了国外大城市电网分区运行对国内电网的启示。     

城市电网自愈控制体系结构

建设智能电网是电力系统发展的必然结果,也是电力系统进展的最新动力,而自愈是其最重要的特征.通过分析城市电网的结构特点、运行方式与大电网的区别,给出了城市电网自愈控制的定义,提出城市电网自愈控制体系结构,设计了整个系统的框架.开发了城市电网自愈控制计算机系统,对南京市江宁区城市电网的运行情况进行快速仿真,结果表明所提出的自愈控制体系能协调处理城市电网面临的各种威胁,使城市电网具有向更佳运行状态转移的内驱力,即具备自愈能力.     

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。     

海南电网与南方主网第二回联网工程方案研究

为了克服海南电网的“大机小网”问题,提高海南电网的安全可靠性,有必要建设海南电网与南方主网第二回联网工程.对第二回联网工程的输电方式进行了研究,对可供选择的交流扩建方案、常规直流方案和柔性直流方案等三个方案进行了全面的技术经济比较,推荐交流扩建方案作为第二回联网工程方案,该方案的总投资和年费用最低,且交流扩建方案的事故后响应速度最快,功率调节范围最大,可以满足海南电网的需求.     

基于变频变压器的异步联网和潮流控制

分析了变频变压器（variable frequency transformer,VFT）异步联网和控制潮流的基本原理,建立了VFT稳态运行时的数学模型,设计了VFT的转子转速控制器和传输功率控制器。然后,利用PSCAD／EMTDC软件,进行了VFT在传输功率跃变和短路故障下的仿真实验。仿真结果表明,VFT能够平稳地连接两个频率不同的异步电网,准确地控制电网间传输的潮流,并能够减轻一侧电网故障对另一侧电网的影响,是一种性能优良的异步联网装置,可以作为异步电网互联的另一种选择。     

玉树与青海主网330kV联网工程安全稳定控制系统研究

玉树电网通过单回800km的330kV线路与青海主网连接,电网薄弱,稳定问题突出。文章针对玉树联网工程的稳定问题,利用电力系统计算分析程序（BPA）,选择2015年2种典型运行方式进行计算与分析,并对稳定问题提出了相应的解决措施。     

区域电网互联对广东电网暂态稳定性的影响分析

广东电网是南方五省区电网中最大的受端电网,通过交直流混合联网接受区外电力,但交流系统故障和直流系统故障严重威胁其安全稳定运行。电网交流互联对原电网的暂态稳定特性有很大影响,文中以南方电网中长期规划提出的电力流方案和主网架方案为基础,通过仿真研究了3种区域电网互联方案对广东电网暂态稳定性的影响。结果表明受端电网交流互联,而送受端电网异步运行的两广同步网方案能最大限度地提高广东电网的暂态稳定性。