“风火打捆”孤岛特高压直流送端电压和频率控制

为了解决"风火打捆"孤岛特高压直流输送系统的电压和频率稳定性问题,从双馈型风电机组的运行特性出发,提出了一种针对特高压直流系统的孤岛附加控制策略。该附加控制策略通过系统频率的变化改变特高压直流系统的功率或电流指令,实现系统功率的平衡,提高系统的电压和频率稳定性。最后采用实时数字仿真器RTDS(real time digital simulator)对该系统电压和频率稳定性及所提出的孤岛附加控制策略进行了实验论证。仿真结果表明,该附加控制策略可以明显增强"风火打捆"电源与特高压直流输电系统配合时的整体稳定性。     

功率调制在风火打捆孤岛直流外送中的应用研究

特高压直流输电是解决大规模风电外送问题的较好方案。基于DIg SILENT仿真软件,建立风火打捆特高压孤岛直流外送系统仿真模型,深入研究风功率波动情况下对送端换流站交流母线电压、频率波动的影响。提出利用直流功率调制实现特高压直流输电系统不完全跟随风功率波动的控制策略,并研究其关键参数对送端换流母线电压和频率的影响。仿真结果表明,直流功率调制为抑制风功率波动对风火打捆特高压孤岛直流外送系统的影响提供了一种有效的手段,其关键参数调制增益值越大,对电压稳定性的改善越差,对频率稳定性的改善越好。     

风火打捆直流送出系统电压稳定控制策略

在风火打捆直流外送系统中,风电机组的调压能力、直流系统的无功电压特性及无功补偿设备都会影响系统电压稳定性,分析风火打捆直流外送系统的电压稳定性需要综合考虑风电、直流、交流系统之间的交互作用。随着直流的功率调整或发生故障,直流给风火打捆直流外送系统带来了安全稳定问题。文章分析了直流闭锁后电压暂升原因,研究了直流系统无功调节与风电机组无功电压控制的机理,提出直流、风电协调控制策略,并以黑龙江电网为例进行了仿真验证,对风火打捆直流外送系统电压稳定控制具有一定的指导意义。     

风火电配置比例对风火打捆系统暂态稳定性的影响

从理论上分析了双馈风电机组和同步电机的暂态稳定性机理;基于同步电机和双馈风电机组动态数学模型,通过仿真分析研究了不同风火电配置比例对系统暂态稳定性的影响,仿真分析进一步验证了理论分析的结果;得出结论:在风火打捆外送系统中,双馈风电机组对系统暂态稳定性的影响取决于在发生故障时,双馈风电机组对同步电机电磁功率的作用;风火打捆外送时风火电配置比例对系统暂态稳定性的影响取决于系统发生故障时是否首摆失稳。     

风火打捆直流外送系统中极限风电渗透率的计算方法

为在规划时有效评估风火打捆高压直流外送系统的电压稳定性并确定满足电压稳定要求的风电渗透率上限,推导了计及能源基地风火电占比以及本地负荷占比影响的风火打捆直流外送系统的短路比指标。首先,利用PSCAD/EMTDC软件搭建了风火打捆直流孤岛外送系统的电磁暂态仿真模型,通过设置换流母线短路故障,验证了风火孤岛直流外送系统短路比计算公式的正确性。然后,分别设置不同的本地负荷比例、风电渗透率、故障类型以及故障发生位置等情况进行仿真,确定了故障扰动情况下风火孤岛直流外送系统电压失稳所对应的临界短路比。最后,总结提出了适用于远景规划的计算风火打捆孤岛直流外送系统的极限风电渗透率的简易实用的方法。     

特高压风火打捆送电与江苏电网协调运行研究

研究了一种反映特高压风火打捆送电特性的建模方法。通过对直流送端出力特性现状和调度运行特性的调研,建立了风火打捆送电在电力系统运行模拟中的模型,再结合受端电网的负荷特性,提出了该模型在受端电网负荷高峰月和非高峰月的参数设定方法,解决了特高压风火打捆送电在电力系统生产模拟中的建模问题,具有降低受端电网能耗和运行成本的效果。算例表明,将该风火打捆模型应用到江苏电网场景中,可以提升江苏电网运行效率,同时合理控制风火打捆送电的弃风比例。     

BESS-STATCOM提高风火打捆直流并网稳定性

为有效提高风电并网运行能力,提出在受端配置蓄电池型静止无功补偿器(BESS-STATCOM)的风火打捆经直流输电并网拓扑结构。设计以维持受端母线电压稳定为首要目的的控制策略。送端发生风速频繁波动扰动时,通过火电厂可以消弱风速波动带来的不利影响,保证输入至受端电网的电压稳定。受端电网负荷突变/三相短路时,蓄电池型静止无功补偿器能保证电网受到干扰后快速恢复,在向系统补偿无功功率的同时提供一定有功支撑,克服负荷突变带给系统的不利影响。仿真结果表明所提控制方案的有效性,蓄电池型静止无功补偿器能够使得风电场"穿越"故障,运行状况基本不受电网受端故障影响。     

基于D-PMSG的风火打捆直流外送系统送端功角暂态稳定性研究

风火打捆直流外送是解决能源丰富基地电力消纳问题和负荷中心能源短缺问题的主要方案。研究风火打捆系统送端风电对火电的影响意义重大。本文通过扩展等面积准则研究了基于直驱永磁风力发电机(D-PMSG)的风火打捆直流外送系统送端功角暂态稳定性。当风火打捆系统中D-PMSG输入的功率由受扰严重群减机械功率来平衡的情况下,系统遭受大扰动时,其功角暂态稳定性比纯火电系统的好,且输电方式为直流线路时的功角暂态稳定性比交流输电方式的好。仿真结果与理论分析结果一致,由此可知,由D-PMSG构成的风电场与附近火电厂打捆,经直流线路外送的方案可以提高系统的功角暂态稳定性。     

风电比例对风火打捆外送系统功角暂态稳定性影响

目前风火打捆交直流混联外送系统作为一种新型输电方式,其稳定特性研究值得重视。文中基于扩展等面积准则(EEAC),研究了风电比例对风火打捆交直流混联外送系统的功角暂态稳定性的影响。将风电场机械功率和注入电网功率等值为临界群机械功率的增量,推导出系统功角加速度随风电比例变化时的函数,提出该函数为凸函数时应满足的条件。若余下群相对临界群等值惯量为无穷大时,两者相对功角首摆稳定性随风电比例增加而提高;反之,则随风电比例增加先提高后降低。仿真结果表明了文中分析的正确性。     

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。     

±800 kV哈郑特高压直流控制方式对河南电网电压稳定性影响研究

为了优化哈郑特高压直流投运后河南电网的运行方式,详细分析了直流系统控制方式与受端电网电压稳定性的关系,揭示了不同的控制方式影响换流站交流母线电压稳定性的规律,并结合河南电网2014年的规划数据进行仿真和验证。仿真结果表明：哈郑直流系统采取CP-CV(整流侧定功率,逆变侧定电压)的控制方式有利于受端电网的电压稳定;同时哈郑直流投运后,河南电网采取往湖北等华中地区多通道外送直流功率,以及采用内部消耗+过境模式相结合的运行方式等,更有利于提高其静态电压稳定水平。该研究成果为河南电网的优化运行与调度提供了理论依据     

“风火打捆”交直流外送系统的暂态稳定控制研究

"风火打捆"交直流外送是未来千万千瓦级风电能源基地电力外送的重要方式之一,亟需掌握"风火打捆"交直流外送系统的稳定特性及其机理。功角是反映系统暂态稳定性的主要标志,分析了双馈电机的功角快变特性和"风火打捆"系统等值机械转动惯量对火电机组功角暂态稳定性的影响。针对系统的暂态稳定性问题,提出了一种附加控制策略,并设计出控制装置样机,可提高"风火打捆"系统的暂态稳定性。基于所提附加控制策略的试验样机通过了实时数字仿真器(Real Time Digital Simulator,RTDS)的闭环验证,结果表明:该附加控制策略通过改变直流输送功率和调节风机的有功输出,消除或减小了系统在暂态过程中的瞬时不平衡功率,增强了直流系统和风机对火电机组的等效阻尼作用,有效抑制了火电机组的功角摇摆幅度,提高了"风火打捆"系统的暂态稳定性。     

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     

风电高渗透率交直流外送系统直流闭锁稳控方案研究

针对特高压直流闭锁后的交流系统暂态过电压问题,深入剖析了直流闭锁后盈余的无功功率、短路容量与交流系统暂态过电压的关系,对比分析了安控切风电与极控切滤波器时序对交流系统暂态过电压的影响。提出基于风电机组故障穿越能力的交流系统稳控方案以及相应的暂态过电压抑制措施。以DIg SILENT为平台搭建哈密电网仿真模型,对所提稳控方案及暂态过电压抑制措施的正确性和可行性进行了仿真验证。仿真结果表明,所提稳控方案及暂态过电压抑制措施可有效降低系统暂态过电压,规避风电机组连锁脱网的风险,并有利于交流系统电压恢复。     

A new hybrid control technique for operation of DC microgrid under islanded operating mode

This study proposes a novel combined primary and secondary control approach for direct current microgrids, specifically in islanded mode. In primary control, this approach establishes an appropriate load power sharing between the distributed energy resources based on their rated power. Simultaneously, it considers the load voltage deviation and provides satisfactory voltage regulation in the secondary control loop. The proposed primary control is based on an efficient droop mechanism that only deploys the local variable measurements, so as to overcome the side effects caused by communication delays. In the case of secondary control, two different methods are devised. In the first, low bandwidth communication links are used to establish the minimum required data transfer between the converters. The effect of communication delay is further explored. The second method excludes any communication link and only uses local variables. Accordingly, a self-sufficient control loop is devised without any communication requirement. The proposed control notions are investigated in MATLAB/Simulink platform to highlight system performance. The results demonstrate that both proposed approaches can effectively compensate for the voltage deviation due to the primary control task. Detailed comparisons of the two methods are also provided.     

特高压交直流接入对江西电网暂态稳定的影响分析

雅中特高压直流及华中特高压交流环网接入江西电网后,电网特性发生根本性变化,暂态稳定约束成为江西电网运行及控制主要约束条件。深入研究交直流混联背景下江西电网暂态稳定水平及其影响因素具有现实指导意义。基于PSASP程序建立江西电网220 kV以上交流系统及±800 kV分层直流模型,仿真分析了直流系统典型故障、直流近区交流系统典型故障及交流环网对电网暂态稳定的影响。提出了提升暂态稳定水平的控制策略及应对措施,为特高压入赣后电网安全稳定运行奠定了基础。     

直流馈入受端电网“空心化”形势下的稳定特性分析及解决措施

随着国家对“西电东送”战略逐步重视以及清洁能源大范围优化配置能力的持续提升,特高压多直流馈入后替代受端电网常规电源而导致受端“空心化”趋势可能成为一个较为普遍的问题。主要以青豫直流馈入河南及华中电网为例,分析了直流馈入受端电网后的潮流疏散、电压稳定、功角稳定、小干扰动态稳定及多馈入短路比等主要特性变化。计算结果表明,直流工程可有效提升受端电网供电能力及电力互济能力,但直流落点近区可能存在潮流疏散不均衡、暂态电压、功角及系统动态稳定性降低,及现有跨区直流多馈入有效短路比降低等问题。针对上述问题提出合理安排运行方式及受端交流网架加强工程与直流工程同步的建议,并验证了建议的有效性。研究结果对规划、运行及国内同类直流工程设计都具有较强的参考价值。     

特高压直流输电工程系统调试研究

简述了±800 kV特高压直流输电工程系统调试的主要技术内容和系统调试大纲。分析研究了±800 kV特高压直流输电工程系统调试前期准备工作内容;借鉴±500 kV直流工程系统调试的经验,对调试系统安全稳定进行初步分析,对直流系统电磁暂态过电压计算分析内容以及模拟仿真试验内容进行了阐述分析。根据上述分析结果和±800 kV特高压直流工程特点,首次在国内制定了目前直流电压等级最高的±800 kV直流输电工程系统调试方案内容。系统调试方案可以分为3个方案,第1为单换流器系统调试方案,第2为单极系统调试方案,第3为双极系统调试方案,并对系统调试试验项目的主要内容进行了分析和探讨。     

特高压紧急直流功率支援策略研究

采用扩展等面积法(EEAC)分析了多机系统中特高压(UHV)紧急直流功率支援(EDCPS)提高系统暂态稳定性的机理,深入研究了UHVDC在大扰动下的EDCPS策略,包括支援起始时刻、支援速率、支援数量和支援持续时间等对功角稳定和电压稳定的影响.研究结果表明EDCPS能改善故障后系统的暂态稳定性,但直流提升量要适当,较大的提升量能够改善功角稳定性.但也加大换流站的无功需求.对正在恢复中的节点电压产生不利影响;紧急功率支援投入要适时,过早将加大换流站的无功需求.过迟则将不能有效地增加等效加速面积;提升速率不能太快,否则也将加大无功需求,削弱换相电压的稳定;在等效单机无穷大系统(OMIB)功角的回摆过程中适当回降直流功率能更好地改善系统的暂态稳定性.最后,研究负荷特性、静止无功补偿器(SVC)和低压限流单元(VDCOL)特性对EDCPS策略及效果的影响.