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。

计及动态电压稳定约束的分区柔性互联电网最大供电能力计算

最大供电能力计算是分区柔性互联电网规划的重要问题,随着可再生能源大量接入电网,动态电压失稳问题愈发突出。计及动态电压稳定约束的最大供电能力计算模型非线性特征明显,给模型求解带来较大挑战。首先,运用改进的小干扰分析法对动态电压稳定进行分析,建立计及动态电压稳定性指标的最大供电能力的数学模型。其次,给出基于深度确定性策略梯度算法的最大供电能力计算方法框架,设计其动作与状态空间、奖励函数、神经网络与学习流程。最后,以某电网为例进行验证,该方法在有效避免电网动态电压失稳的同时优化分区互联电网的最大供电能力计算。

分区柔性互联城市电网的静态安全性分析

为解决我国大型城市电网分区运行中存在的安全隐患,提出在分区间安装基于模块化多电平换流技术的柔性直流分区互联装置以进行柔性互联,并通过静态安全分析研究上述新的运行方式对城市电网安全性的提升作用。首先,针对目前我国大型城市电网中220 kV及以上电网分区运行现状,分析了分区解环运行模式下存在的安全风险,并针对性地提出电网发生N-1故障后,利用分区互联装置进行紧急功率支援的思路。其次,对分区互联装置进行建模,研究电网N-1故障后装置的功率支援策略,并利用灵敏度法确定装置的功率支援量,提出分区柔性互联城市电网的静态安全性分析方法。最后,通过北京电网实际算例验证所提方法,并与现有分区运行方式对比,可知城市电网经柔性互联后,其安全性得到明显提升。

城市电网分区柔性互联的概念与示范工程论证

将柔性电力电子技术应用于城市电网是一个新的方向,文章提出了城市电网分区柔性互联的概念,并介绍了国内外首个城市电网分区柔性互联工程的可研论证。首先提出了城市电网分区柔性互联的概念,并与现在的城市电网分区分片运行方式进行了对比;其次介绍了基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流分区互联装置;最后全面介绍了北京电网220k V分区柔性示范工程的可研论证,给出了暂态电压稳定性、静态安全性、供电能力、短路电流、可靠性等分析结果,并论证了装置的容量和位置。

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。

柔性互联技术在配电网中的应用研究

为实现清洁能源就近消纳及源荷储潮流动态平衡,提升配电网供电可靠性,提出了一种供电分区间柔性互联技术方案。该方案在配电网络中嵌入柔性互联装置,不同供电分区间通过直流方式柔性连接,实现两个不同电源的功率互济、故障快速转供,以及分布式电源高效消纳、源荷储多元聚合高效运行;对配电网柔性互联系统的功能和典型架构进行了阐述,并对关键设备、运行模式、控制模式切换进行了介绍,为配电网区域互联和升级转型提供参考。

应用柔直技术改善220kV分区电网性能的研究

对应用柔直技术改善220 kV分区电网性能进行了研究,对220 k V分区电网进行静态安全性分析,考虑线路负载率和节点电压等指标,找出影响分区供电可靠性的因素;在明确薄弱环节后,进行柔性直流分区互联系统的设计,依据N-1故障的严重程度进行柔直落点设计,之后设计柔直电压等级。通过灵敏度计算分区电网有功功率和无功功率需求,设计柔直容量及控制策略。通过PSD-BPA验证所提方法的有效性,计算结果表明:柔直互联系统投入后,能够缓解重载分区供电压力,实现分区供电能力最大化,故障时可以进行无功支撑,稳定分区电网电压。

背靠背柔性直流输电技术在中心城区电网中的应用研究

背靠背柔性直流输电技术,可以联结两个或多个不同的交流系统,也可以将不同的配网馈供区域以直流为母线进行联结。该技术充分应用既有交流输电线路,挖掘既有交流电网能力,通过直流母线互联进行负荷转移,从而实现负荷在既有交流电网的均衡分布;同时在故障方式下,能够智能灵活实现负荷转移,减少现有交流电网的切负荷量。在同一站址内建设整流站和逆变站,形成两端或多端柔直结构,实现多个分区互联,背靠背柔直技术可节省各端之间直流互联线路的成本,节约总占地面积以及投资。本文通过分析南京中心城区电网在“十四五”期间面临的挑战,提出了应用背靠背柔性直流输电技术解决南京中心城区电网发展问题的方案,论证了该技术在中心城区电网应用的技术优势和推广前景。

无变压器MMC交流故障穿越策略

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性技术是实现城市分区电网互联的新技术,针对目前双联接变压器半桥子模块MMC和单联接变压器混合子模块MMC的柔性互联装置造价高和占地面积大的缺点,提出了一种基于无变压器混合子模块MMC的供电分区柔性互联装置.分析了装置连接的分区电网间零序电流特性,设计了一种基于比例谐振控制器的零序电流抑制策略.针对电网故障时,非故障相电压抬升对装置运行特性的影响,指出了一种降低直流电压的控制方法,并给出了电网故障时直流电压参考值和装置MMC桥臂全桥子模块占比的设计方案.在基于RT-LAB的半实物实验平台上进行了实验,实验结果表明电网单相对地故障时分区电网间的零序电流为零,装置仍然可以实现75%额定功率的传送,验证了本文直流电压参考值和全桥子模块占比设计的正确性以及交流故障穿越策略的有效性.