分频海上风电系统的技术经济分析

介绍了分频输电系统(FFTS)应用于海上风电的拓扑结构,并通过一个装机容量300 MW、离岸距离250km的算例,比较其与现有高压交流(HVAC)和高压直流(HVDC)并网方式的技术及经济优劣。FFTS通过降低输电频率(如50/3Hz),显著降低交流电缆中的充电电流,提升海底交流输电的效率与性能。结果表明,FFTS能满足算例的并网需求,且风电穿透率大于HVAC。算例中FFTS换流站的投资折算和年维护费用比HVDC少9 126万元,等年值比HVDC低7.28%。在算例的基础上,文中进一步给出了FFTS-HVDC临界经济距离—装机容量曲线,相对而言FFTS更适用于装机容量大、离岸近的风电场,对于300 MW风电场,二者的临界经济距离约为634km,远超已有和规划中的海上风电场的离岸距离。分析结果表明了分频海上风电系统所具有的应用潜力。

模块化多电平换流器的结构可靠性分析

模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)是柔性直流输电系统中的关键设施,其可靠性关系到整个输电系统的安全稳定运行。该文基于拓扑分析,综合考虑子模块、控制保护系统及阀冷系统等部件,建立了详细的MMC可靠性模型,并利用k/n(G)模型和伽玛(Gamma)分布分别构建MMC在两种备用策略下的可靠度函数。基于所建立的可靠性模型,定量分析了元件冗余及其冗余度、子模块备用策略对MMC可靠性的影响,分析结果可为MMC拓扑设计和备用安排提供必要的信息。

多能源系统分析规划初探

传统的能源系统分析规划研究局限于电、气、热(冷)等单一能源形式系统的内部。多能源系统的统筹协调有利于促进可再生能源吸纳,提高能源利用效率。文中首先介绍了多能源系统的结构,分析了电、气、热(冷)等子系统的特征,探讨了协同效益,进而阐述了能源流分析计算方法。基于此,对多能源系统的优化运行与优化规划问题进行了分析、讨论。最后,总结了多能源系统分析与规划的关键问题,以期为相关研究提供参考。

面向低碳的海上风电系统优化规划研究

为响应"低碳"经济,海上风电作为一种优质可再生能源,在当前的环境压力和未来的能源危机情况下将得到大力发展。文中对海上风电系统的结构及其优化规划方法进行了归纳。首先,介绍了海上风电场选址、集电系统结构、输电系统并网方式;然后对其可靠性评估方法进行了详细讨论。在此基础上阐述了海上风电系统优化规划的模型与算法。最后,对海上风电优化规划的研究方向提出了建议。

考虑集电系统的风电场可靠性评估

考虑集电系统的风电场可靠性评估是风电场优化规划的基础,而当前少有研究对其进行定量计算。针对现有评估方法在频率指标计算中的困难和在闭环结构中应用的不足,提出一种基于保护区和等值风机模型的风电场集电系统可靠性建模与评估方法。该方法能有效减少系统故障状态数,对系统进行等效解环、化简,通过全概率公式得到系统停运表与概率、频率指标。采用中国西北某实际风电场为例验证方法的可行性,并分析拓扑结构、开关配置策略、馈线容量和馈线与断路器可靠性等因素对集电系统可靠性的影响。

考虑多能源电力特性的电力系统中长期生产模拟

中长期模拟是电力系统生产模拟的重要组成部分,是处理与应对清洁能源电力季节特性的重要途径。针对现有研究的不足,该文考虑新能源发电、火电、水电、抽水蓄能等多种发电形式,提出电力系统中长期运行模拟方法,以实现中长期时间尺度下的多能互补。文章以持续负荷曲线建模为基础,考虑各类型发电机组检修要求和运行约束、新能源和水能等一次能源特征以及系统的新能源消纳能力,建立中长期运行模型,并采用混合整数规划方法求解。基于改编IEEE-RTS系统算例分析表明,该文所提出模型和方法正确有效,能充分反映、应对多能源电力特性,实现中长期运行方式的优化。

海上风电分频送出系统可靠性评估模型及方法

分频输电是解决大规模、深远海海上风电送出难题的新兴技术,但海上风电分频送出系统的可靠性尚未有充分的研究。基于海上风电场、长距离输电海缆、变频站三方面对海上风电系统进行可靠性分析。首先,对集电系统建立了保护区模型及枚举计算流程,进行风电场级的可靠性分析。其次,通过电磁热耦合仿真对分频电缆的老化进行研究,提出了计及运行状态的长距离输电海缆可靠性评估方法。同时,采用模块化分层方法对变频站进行可靠性建模,得到变频站系统的可靠性参数。综合风电场、变频站、输电海缆的可靠性分析结果,构建算例分频系统的停运表及并网出力分布。最终,分析了系统的可靠性薄弱环节及提升可靠性的措施,并提出了两个可靠性参考指标。评估结果显示,建立的可靠性模型及方法有效可行,适合海上风电分频系统的可靠性评估。

特高压直流送端系统的运行约束及新能源消纳挑战研究

针对特高压直流工程投运后电网特性的变化,分析了电力系统安全、经济运行面临的挑战及可采取的对策。首先在简要介绍直流系统故障的基础上,分别针对有功回退引起的暂态功角稳定问题与无功冗余造成的暂态过电压问题进行了理论分析,并根据陕西电网仿真计算结果进一步说明直流投运后对运行灵活性的制约。然后分析了运行灵活性下降对新能源消纳造成的影响,讨论了提高新能源消纳能力的对策。最后对所讨论问题进行归纳总结,并提出了未来工作与研究的展望。

受端不同步系统交直流通道外送能力耦合特性分析

针对仿真中发现的电源中心交直流通道外送能力耦合的特点进行理论研究,研究对象是受端为非同步电网的交直流外送通道暂态功角稳定性。对交直流外送系统进行等值数学建模、直流系统故障进行简要讨论后,给出交直流外送系统的转子运动方程,并展开功角稳定性分析。在此基础上,对交直流通道外送能力的耦合特性进行推导发现:增加直流外送功率能够提高交直流通道总外送能力;增加交流通道外送能力须调减直流外送功率,同时交直流通道总外送能力下降,且交流通道外送能力提高量小于直流外送功率调减量。在实际电网的基础上进行算例分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,通过一个简化系统对所得结论的工程应用进行简要讨论,从而为实际运行与后续研究提供参考。

故障位置对交直流外送系统暂态功角稳定性的影响分析

分析电源中心交直流外送系统中故障位置对暂态功角稳定性的影响。以三机系统为例建立数学模型,其中2台等值机位于电源中心内部。简化模型后,给出2台相互耦合的等值机转子运动方程。根据转子运动方程中各项的物理意义,分情况讨论了不同位置发生故障后系统的暂态功角稳定性,并结合实际系统运行特点进行概括,得到结论如下:当电源中心内部交流联络线潮流较轻时,电源中心的交流外送通道发生故障,系统更易发生功角失稳;反之,电源中心内部发生故障,系统更易发生功角失稳,并对内部故障位置进行区分。最后,通过基于陕西电网陕北交直流外送系统的算例验证了结论的正确性。