计及火电锅炉蓄热的互联系统频率暂态模型及解析分析

高比例新能源接入电网挤占了火电机组的发电空间并带来了较强波动性,火电机组常处于深调状态且易受到扰动的侵扰,导致锅炉蓄热水平差,频率响应能力未达标称,威胁系统频率稳定性。文中针对火电机组蓄热动态变化的影响展开研究,基于直流潮流与经典锅炉模型,构建了计及锅炉蓄热动态的互联系统频率暂态分析模型;通过模型等值聚合、等效变换、解环与近似替代,降低了模型阶数;进一步,基于模型特点进行模态分解,推导两机等值模型的简单闭式解,并基于闭式解,分析了火电机组锅炉蓄热模型参数对互联系统频率暂态过程的影响。算例表明,所建模型与所提解析方法能够在频率暂态计算中准确计及锅炉蓄热对互联系统的影响,所得结果可为增强火电机组频率支撑能力提供参考。

南方电网多通道受电断面失步振荡及解列措施

针对多通道受电断面解列装置动作存在解列时刻偏晚及不同通道解列不同时性的问题,结合南方电网多通道断面振荡解列装置动作行为,采用时域仿真分析方法提出缩短解列装置判别周期和建设广域失步解列系统联切剩余通道的改进措施,有利于解列后送受端电网快速恢复稳定。分析得出电磁环网解环、低压减载措施、高频切机措施等因素均会引起多通道受电断面振荡中心迁移,并研究振荡解列动作时间对送受端电网的其他第三道防线措施量的影响。

考虑SOC的电池储能系统一次调频策略研究

电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)以其控制精度高、响应速度快等优势被广泛应用于电网中。为充分发挥BESS参与电网一次调频的优势,提出一种基于荷电状态(State Of Charge,SOC)与频率偏差的综合控制方法。首先,为了改善电池循环寿命,设计基于荷电状态SOC的下垂系数与虚拟惯性系数。引入基于频率偏差的加权系数将下垂出力与虚拟惯性出力相结合,在频率偏差较小时增加虚拟惯性出力权重以稳定频率,在频率偏差较大时增加下垂出力权重以快速调节频率偏差,并在频率偏差超过一定限度后进行故障穿越时的频率支撑,而当电网状态变好且SOC较低或较高时进行SOC恢复。其次,提出BESS参与电网一次调频的评价指标以定量评估所提策略的调频效果及SOC维持效果。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建BESS仿真模型,并在阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、瞬时性短路故障及光伏间歇性出力扰动工况下仿真验证所提策略的调频效果及SOC维持效果。仿真结果表明,所提策略能实现较好的调频效果并将SOC维持在合理区间内。研究成果为BESS成套设备生产厂家合理设计控制保护参数提供参考,对提升BESS涉网性能具有实际意义。

基于全过程动态仿真的受端电网中长期稳定轨迹特征及防控策略研究

发电机过励磁限制器和有载调压变压器等慢速动态元件的动态特性是受端电网中长期动态稳定水平的关键影响因素。以环状分区运行的特大型城市电网为研究对象,分析了中长期过程中慢动态元件动作对系统运行点在系统动态PV曲线上的迁移特征及主要电气量的影响。揭示了过励磁限制和有载调压动作引起系统中长期电压失稳机理,并在此基础上定义了中长期动态稳定控制判据及裕度计算方法,提出了网源配合改善中长期稳定水平的控制策略。最后通过对北京电网的全过程动态仿真分析验证了稳定判据及控制策略的有效性。

不对称短路故障下电池储能影响交流系统短路电流机理及算法

电池储能系统(BESS)在国内外电力系统中已得到快速发展和广泛应用,但对BESS影响短路电流机理认识尚不深入,且现有短路电流计算标准均未涉及交流系统发生不对称短路故障时考虑BESS影响的短路电流计算方法。基于BESS电磁暂态模型,分析不对称短路故障下BESS电压源换流器(VSC)外环控制器控制方式、VSC外环控制器限幅策略、BESS额定容量及故障前输送功率、BESS低电压穿越策略、电池过放保护策略等因素对BESS输出电流的影响机理。在此基础上研究不对称短路故障及不同限幅策略下BESS影响交流系统短路电流的机理,研究结果发现BESS输出无功电流越大,其提供短路电流分量与交流系统提供短路电流分量相位差越小,BESS对短路电流助增影响越大。最后提出适用于不对称短路故障下考虑BESS影响的交流系统短路电流迭代算法,并与工程上常用算法进行横向对比,验证所提算法的有效性与优越性。研究成果能为精确评估交流系统短路电流水平、合理设置BESS控制保护参数提供参考。

风光储一体化并网系统交流侧短路故障电流特性分析

风光储一体化并网系统在电网中的渗透率越来越高,但对风光储一体化并网系统影响短路电流机理认识尚不深入。分析了风光储一体化并网系统低电压穿越策略和无功功率补偿策略;对交流侧的短路过程进行了研究,电压跌落程度和限幅环节影响电流稳态幅值和相位。通过在PSCAD/EMTDC中搭建风光储一体化并网系统模型,理论分析并验证了场站内部汇集线、场站不同容量分配比例下等因素对短路电流的影响。

基于先验分布和权马尔科夫链的径流丰枯预测的研究

本文针对径流来水作为非线性动力系统难以分析和预测的问题,提出了优化方案,即以径流来水的丰枯水平及取值概率,而非具体水量为预报目标,以各阶径流来水时间序列间的相关性系数为权,进行多步长的马尔科夫链加权,再综合历史径流丰枯状态的先验分布,得到最终的径流来水预报结果。经实例验证表明,本预报模型具有较优的预测精度,并具有预报方式灵活、鲁棒性强、易于实现等优点,具有一定现实意义的决策辅助功能。

考虑发电机过励限制/保护的大电网安全稳定特性演化规律及控制策略

故障后大功率转移诱发线路过载和母线低电压,并诱发发电机、直流等其他设备连锁反应是我国电网面临的重大风险之一。在梳理发电机转子热特性及相关限制/保护的原理和配合关系基础上,基于PSD-FDS全过程动态仿真软件完善了发电机过励限制和相关保护仿真功能,研究了考虑发电机过励限制/保护后电网安全稳定特性变化规律,提出了预防大面积停电的发电机过励限制/保护优化方法及电网安全稳定防御优化策略。

匹配不同场景需求的柔性直流应用型式选择

柔性直流输电技术近年来在国际和国内电网得到广泛发展和应用,新型技术层出不穷。在总结国内外柔性直流输电的典型工程及技术应用现状的基础上,梳理了国内电网柔性直流接入场景和技术需求,结合不同型式柔性直流的性能特点,提出了匹配不同场景需求的柔性直流应用型式选择方法;结合电网实际,指出了应用柔性直流输电技术时需关注的新问题。为电网规划阶段合理选择柔性直流应用场景,以及该场景下柔性直流合理应用型式选择提供了有效的解决方案。

适应多直流馈入受端电网的柔性直流配置方法

远方清洁能源经直流大容量远距离送入负荷中心是电网的发展趋势。加强交流网架等传统措施已不能满足多直流馈入受端电网安全稳定运行需求,迫切需要研究柔性输电新技术的应用可行性。首先分析了多直流馈入受端电网安全稳定运行面临的风险与挑战。结合柔性直流输电技术优势,针对潮流分布不均导致的交流断面输电能力受限问题,提出了支撑断面输电能力最大化的柔性直流布局方法,并量化了柔性直流并网后断面输电能力提升效果。针对交流故障诱发多回直流同时换相失败问题,提出了降低两回直流同时换相失败风险的柔性直流配置方法,并量化了诱发两回直流同时换相失败的交流系统故障区域降低效果。以河南电网实际数据为例验证了所提方法的有效性。在关键输电断面配置柔性直流可充分挖掘现有输电设备潜力、提升断面输电能力,显著缩小引起两回直流同时换相失败的交流故障区域范围,提升电网安全稳定运行水平。

应用于城市电网分区互联的柔性直流容量和选点配置方法

针对城市化发展和环保约束加强过程中暴露出的现有城市电网分层分区网架供电能力受限、互供能力弱、电压无功储备不足等问题,结合柔性直流输电技术优势提出了柔性直流应用于城市分区互联的功能定位。在此基础上,首先建立了经柔性直流互联的分区220 kV电网供电能力评估数学模型,从送受端分区选择、容量优化、落点选择、安全稳定适应性评估等方面确定柔性直流有功功率容量需求和选点,消除单一分区供电瓶颈,实现多分区综合供电能力最大化;其次,依据分区电压稳定薄弱环节和故障后电压恢复水平,以控制母线电压恢复至可接受水平为目标,采用V-Q曲线评估确定柔性直流无功功率容量需求和选点;针对有功、无功功率需求和选点的矛盾,确定柔性直流的最终容量和选点的协调方法。以北京城市电网为例验证了所提方法的有效性。

考虑不同故障穿越模式的双馈风电场短路电流计算等值建模

合理的风电场故障暂态等值建模是风电并网运行分析的基础。双馈风电场中各机组在故障时的运行点和故障穿越模式不尽相同,单机倍乘无法准确表征整个风电场暂态特性。以风电场输出短路电流一致为目标,理论推导不同故障穿越模式下单机输出短路电流解析式,以表征外界故障的电压跌落和表征风机自身运行点的转速作为分群指标,在故障不同阶段采用不同指标权重,建立风机相似度距离矩阵。基于层次聚类算法对风电场进行划分,按照输出短路电流不变的原则对同群风机参数进行等值。对比在PSCAD中搭建的风电场详细和等值模型,结果表明,所建立的等值模型可以全面描述风电场出口短路电流特性,等值方法合理有效。

柔性直流贡献短路电流影响因素及工程算法误差分析

目前,柔性直流输电技术已在国内外具有日趋广泛的工程应用,但对于近区交流故障时,柔性直流贡献短路电流的关键影响因素及计算方法的研究尚不深入。针对这一问题,本文通过电磁暂态仿真,研究了交流侧短路时柔性直流贡献短路电流的暂态特性及短路电流各分量间的矢量关系,分析了柔性直流容量、限流方式、控制方式/定值等因素对短路电流幅值、相位的影响过程和机理。最后以国内某柔性直流系统为例,对比分析了几种工程常用短路电流算法在柔性直流不同运行、控制方式下的计算结果及误差来源,得出正确处理短路电流各分量间的相角差异是提高计算精度的关键。

计及柔性直流的城市电网多源无功控制及短路电流修正策略

城市电网存在着供电能力有限、无功储备不足等问题,合理的接入柔性直流可以有效地缓解上述问题。在无功控制方面,提出城市电网多源无功协控策略,利用柔性直流动态无功调出迅速、灵活可控的优点,将柔性直流纳入城市电网传统无功支撑源(发电机、调相机、投切电容等)协调控制体系,充分发挥柔直暂态电压控制响应迅速、传统无功源稳态电压控制低成本优势,在实际电网仿真中验证控制策略的有效性。考虑柔性直流接入城市电网后可能带来的短路电流超标风险,针对现有的短路电流计算方法对柔性直流远端故障场景计算结果偏保守问题,提出一种考虑柔性直流接入影响的电网短路电流简化计算方法,满足城市电网远端故障时的短路计算精度的需求,支撑实际电网的短路电流工程计算。