有利于新能源接入的常规高压直流功率调节方法研究(二):理论分析与仿真验证

为提高新能源接入能力,提出有利于新能源接入的常规高压直流功率调节方法,基本思路是计划阶段直流功率与两端电网发电计划协调制定,运行阶段利用紧急旋转备用机组应对新能源功率大幅随机波动、功率预测误差及其他突发事故等,两端电网实时调节应对新能源功率常规波动,最终实现直流两端电网资源优化利用,提高新能源消纳能力及电网运行安全性和经济性。该文通过理论分析和仿真验证证明所提方法的有效性。分析了所提方法对提高新能源消纳能力、系统运行经济性及安全性方面的作用,探讨了应用所提方法时受端电网适应性、直流功率频繁调节的技术可行性及跨区域电网发电计划联合制定的可行性等问题,从多个角度分析了所提方法的优点和可行性。最后,将所提方法应用到某实际直流工程及所联实际大系统中进行全过程动态仿真,观察其应用效果,证明所提方法的有效性。     

促进跨区新能源消纳的直流联络线功率优化模型及分析

提出了一种考虑直流联络线功率阶梯化运行、送端电网与多个受端电网跨区协调的常规能源与新能源联合优化的发电计划模型。建立了直流联络线功率阶梯化运行的数学模型,该模型满足直流功率调整的各项特性要求,包括直流功率阶梯化、相邻时段不可反向调整、稳定运行持续时间、日交换电量不变等约束,既充分发挥了直流联络线可灵活调节的特点,又避免了高压直流换流设备的频繁转换,提高了直流联络线计划的可执行性。同时,该模型可考虑多个跨区互联电网间的多条输电通道,以及送受端电网间的系统负荷互补性和新能源接纳能力,实现了送受端电网间的协调调度,促进新能源在更大空间范围内消纳。基于国内某跨区互联电网的实际数据,验证了所提模型的有效性。     

考虑跨区直流调峰的日前发电计划优化方法及分析

阐述了中国跨区直流输电对促进西北地区新能源消纳的重要性,分析了目前跨区直流外送模式对新能源消纳的不利影响。综合考虑分析直流输电系统的运行特性和跨区电能交易需求,建立了跨区直流计划调整的混合整数线性约束模型,提出了考虑跨区直流互动调峰的新能源与常规能源协调优化的两阶段日前发电计划编制方法。首先,基于安全约束经济调度(SCED)模型分析了受端电网直流接纳能力。然后,基于安全约束机组组合(SCUC)模型,综合考虑直流计划调整约束、系统平衡、机组运行、新能源出力预测和电网安全等约束条件,以节能环保和新能源消纳最大为优化目标,编制送端电网的机组组合、出力计划和直流送出计划。最后,通过某省级电网及其跨区直流计划优化调整的算例验证了所提方法的有效性。     

基于柔性直流互联的抽水蓄能与可再生能源协同运行策略

为了抑制大规模可再生能源的并网波动,提出一种适用于含抽水蓄能电站与可再生能源发电系统的多端柔性直流输电协同运行策略。该策略根据多端柔性直流输电系统的直流电压波动情况,在可再生能源发电系统利用直流输电系统并网之前,通过调整抽水蓄能机组的运行速率以及计划输出功率,减少其实际出力与预测出力偏差,从而降低可再生能源输出功率波动对交流系统带来的影响。通过建立由互联抽水蓄能电站、风力发电场、光伏发电站和交流电网组成的四端柔性直流输电系统进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

考虑条件控制断面的跨区高压直流发输电系统发电计划模型

清洁能源基地的高压直流外送计划较少考虑受端电网的用电需求,随着外送规模的不断扩大,给受端电网带来较大的安全稳定运行压力。为此,文中提出了一种考虑条件控制断面的跨区特高压直流发输电系统与受端电网系统联合优化的发电计划模型。建立了特高压直流功率的步长调整模型,其满足了高压直流联络线运行的各项要求,充分发挥了高压直流联络线可灵活调节的特点,提高了直流联络线计划的可执行性。另一方面,建立送端梯级水电站联合调度模型来满足水电机组振动区特性等各项运行约束,并保证清洁水电资源的优先发电与水电计划的工程实用性。更进一步,建立条件控制断面模型,其能有效处理断面限值与机组开机台数耦合的问题,保证直流功率相关断面的安全稳定运行。基于国内某跨区互联电网系统的实际数据,验证了该模型的有效性,所提方法可促进清洁能源跨区大范围消纳,降低大电网供电成本,并缓解受端电网安全稳定运行压力。     

含高渗透率风电的电力系统备用影响及配置研究

系统备用的确定是目前新能源发电优先调度及常规机组发电计划制定中的关键因素。传统的备用配置原则未考虑新能源发电的影响,无法满足系统运行可靠性要求,而当下较为保守的配置方法又过于粗略,挤压了新能源发电的消纳空间。通过分析大规模高渗透率风电接入对系统备用的影响,同时兼顾系统安全经济运行和新能源发电优先调度、充分消纳的双重要求,提出一种考虑风电功率预测及中国电网调度运行实际的系统调节备用、旋转备用影响分析及确定方法,并通过某省级电网实际运行数据验证了其有效性。     

网省紧耦合电网实时发电计划优化模型及应用

由于负荷、新能源功率等不确定性因素的影响,在日前发电计划执行过程中需要利用实时发电计划应用进行滚动修正。对于网省两级耦合紧密的区域电网,网调与省调机组共同承担省内用电负荷,跟随负荷预测偏差与新能源预测偏差进行实时调整,保证发用电平衡,网省间联络线交换功率计划呈动态变化特点。为此,在常规发电计划优化模型基础上,提出针对紧耦合电网的网省分担的虚拟功率交换计划(VIS)约束,建立网调和省调实时发电计划优化模型。针对运行中网调在局部省区调节能力不足的问题,提出网调多控制区优化模型,实现网调控制机组在省区之间的相互支援,并可量化分析支援大小。通过电网实际运行结果分析,验证所提出的方法的有效性,提高电网调度大范围资源优化能力。     

基于源网荷互动的分布式能源消纳方法

分布式能源发电的不确定性给电网公司消纳新能源带来了极大的挑战,电力物联网全域感知技术为分布式能源消纳提供了有效的数据支撑,故提出了一种基于源网荷互动的分布式能源消纳方法,构建了分布式能源总功率预测方法,采用自回归移动平均算法对新能源发电功率进行预测,并建立分布式能源发电波动影响因子,分析新能源发电波动对电网带来的影响。根据源网荷的互动情况,采用离群点自趋优算法,实现新能源机组有功功率精准控制,有效推动分布式能源的消纳。仿真验证表明:采用离群点自趋优的新能源机组控制算法能根据电网运行情况,自动调控分布式能源、电网资源,实现分布式能源最大化消纳,有效提高了园区分布式能源的经济运行水平。     

考虑预测误差下孤岛直流微电网的经济调度策略

基于新能源发电单元的不确定性和电动汽车的灵活性,提出了一种最小化运行维护成本的孤岛直流微电网经济调度策略.建立了孤岛直流微电网的优化调度模型,该模型包含日前经济调度和日内调度两阶段.日前调度阶段以运行维护成本最小为目标调度可控单元,确定日内调度阶段可调负荷和电动汽车有序充放电功率;日内阶段考虑新能源发电的预测误差,以日...     

大规模虚拟储能模式平抑新能源功率预测误差研究

新能源预测误差使系统调节能力不足导致新能源限电.为提高新能源消纳,结合自备电厂虚拟储能特点,提出大规模虚拟储能平抑新能源功率预测误差优化调度方法.首先分析新能源功率预测误差分布特点,然后将新能源预测功率按照一定置信度纳入发电计划,进而建立大规模虚拟储能平抑新能源功率预测误差调度模型.通过某地区实际数据验证所提模型的经济...     

含大规模储能的多端直流输电系统协调控制策略

近年来,储能和直流输电系统作为大规模新能源发电并网、消纳和远距离传输的关键技术,得到了迅猛发展。然而,规模储能的接入增加了电网调度复杂性,对电网安全稳定带来挑战。为了解决上述难点,提出了含大规模储能的多端直流输电系统协调控制方法。首先,分析了可再生能源及储能并网模型,给出了风电、光伏及储能的控制策略;其次,提出了风、火、光、储多端直流输电系统的综合能源控制策略;最后,通过系统仿真,验证了文章所提控制策略的有效性。研究表明,基于所提控制策略,电网加入储能系统后,各种工况下受端电网功率波动范围均在±5％以内,系统达到稳定状态响应时间均小于0.5 s,使得受端电网具有快速调节能力,提高了新能源富集区域电网的稳定运行能力。     

直流扰动对含新能源的交直流电网送端系统的影响

由于能源需求的不断发展,新能源发电技术正逐步取代传统能源发电,但新能源发电具有间歇性、波动性等特点,因此,高压直流输电逐渐成为解决新能源并网的重要技术手段。纵观近年来国内外现已开展的直流参与电网稳定控制的相关研究,大多单独考虑直流或新能源,缺乏对含新能源的交直流电网直流扰动对电网送端影响的探究。因此,归纳含新能源系统的特点,并分析直流扰动对常规能源系统的影响,在此基础上研究直流扰动对含新能源的交直流电网送端系统的影响。     

高压三极直流输电系统电流调制特性仿真研究

为研究高压三极直流输电系统的电流调制运行特性,基于华东电网江苏—上海实际交流线路参数,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立了高压三极直流输电系统仿真模型,对利用交流线路改造后的三极直流输电系统电流调制运行过程中的稳态和暂态特性进行了仿真研究,并与常规直流输电运行特性进行了对比。仿真结果表明:将交流线路改造成高压三极直流输电系统,采用电流调制技术周期性切换导线上的电流定值,可以充分利用导线的发热极限容量,避免中性点流过电流,改造后的高压三极直流输电系统输送总功率从原来的1 200 MW提高到2 499 MW,增容效果显著;高压三极直流输电系统采用直流电流调制运行,各极直流电压、电流及功率特性与常规直流存在较大区别,可以通过改变电流调制比控制直流传输功率,改造后的高压三极直流输电系统谐波特性满足常规直流工程规范要求,高压三极直流系统暂态恢复特性与常规直流基本一致。     

高压直流输电接地极监视装置故障分析及处理

高压直流输电中的接地极线路,是高压直流输电的重要组成部分.运行中接地极线路开路不能及时发现时,轻者可能导致高压直流输电减负荷,重者可能导致高压直流输电闭锁,使大功率高压直流输电被迫停止运行,造成电网功率瞬时突变,电网安全运行失控,严重影响电网的安全稳定运行,造成重大电网事故事件.接地极线路运行监视装置,是高压直流输电的...     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。     

基于虚拟磁链的直接功率控制在VSC-HVDC中的应用

基于电压源换流器的高压直流输电系统(voltage sourced converter HVDC,VSC-HVDC)作为一种新型的直流输电技术,克服了传统直流输电系统中的换相失败、必须联结于有源网络等缺点,在新能源发电并网、孤岛供电、交联系统互联等应用场合具有广阔前景。研究了VSC-HVDC系统基于虚拟磁链定向直接功率的控制方法,根据推导的VSC电流矢量方程分析了空间电压矢量对有功功率、无功功率的作用机制,并由此改进了功率开关器件控制开关状态表的选择方案,仿真结果表明,新的开关状态表使得系统有功、无功功率调节更加平滑、快速,功率波动更小,从而提高了电力系统的稳定性。     

出口韩国轻型直流输电用换流变压器的设计

一种新型的轻型高压直流输电（HVDCLIGHT,这种直流输电采用可关断IGBT阀）技术可以很好地符合新能源力发电的特点,完成输送新能源到电网的输电方式,是目前新能源输送的发展方向。     

一种基于实际数据驱动的新能源出力对电网线损影响评估方法

以风电、光伏为代表的大规模可再生能源接入对电网线损评估及降损管理工作带来了较大挑战。提出一种基于实际运行数据驱动的新能源出力对电网线损影响分析方法,首先根据输电线路典型模型对输电线路线损进行分析,将其表示为输送有功功率的二次多项式函数,然后将其扩展到全网,并据此构建了全网等值线损评估模型;对于等值线损模型中的未知参数,提出基于实际运行数据拟合的模型解析方法。最后,以某省级电网为例,对所提线损评估模型误差、不同发电类型线损率灵敏度因子及新能源出力对线损影响等进行了分析,对所提模型的有效性进行了验证。     

考虑大规模风电接入的备用容量计算

备用需求是日前发电计划优化中的重要约束,也是保障电网可靠运行的重要基础之一。随着大规模风电的集中接入,传统以高可靠性常规电源为依据的备用设置方法难以保障间歇性电源接入下的电网可靠运行。考虑大规模风电间歇特性,兼顾电网运行的安全性和经济性,采用聚类分析技术对风电功率预测数据进行筛选,建立风电功率预测误差与备用需求变化间的关联模型,得到风电接入后的新能源备用容量。实际系统算例测试验证了其有效性。