风火打捆外送系统220 kV电网次同步振荡监控策略研究

我国新疆等西北地区采用风火打捆外送系统将电能输送至用电紧缺的地区,但是由于系统网架结构相对薄弱等特点,经常发生无规律的次同步振荡。基于以往对风电场群次同步振荡监控策略的研究,当风电场群次同步振荡发生漏监时,通过对谐波产生原因及传播路径的分析,在最佳监控点220 kV电网处构架了由PMU等装置组建的监视系统,并提出分轮分级次同步振荡安全控制策略。最后,将监控策略应用于新疆麻黄沟地区,通过对振荡前后采样值波形图对比分析,验证了该策略的可行性。

风光火打捆外送系统STATCOM-POD协调优化设计

风电和光伏与火电打捆外送是我国大型新能源基地电力外送的重要途径。针对风光火打捆外送系统低频振荡问题,提出一种基于静止同步补偿器附加功率振荡阻尼控制协调优化设计策略。首先,搭建了风光火打捆外送系统模型,设计了STATCOM-POD控制器,并采用联络线有功功率作为控制器输入量。然后,基于李雅普诺夫稳定法则构建了计及系统所有低频振荡模式最小阻尼比的目标函数。最后,采用遗传算法对多控制器参数进行协调优化,改善了系统低频振荡特性。以IEEE四机二区域系统为例,验证所提方法的正确性和有效性。结果表明:协调优化参数的STACOM-POD控制器能够维持发电机转速的稳定,增加系统的阻尼,抑制低频振荡引起的电网参数波动,改善风光火打捆外送系统的低频振荡特性。

沙戈荒能源基地“风-光-火”打捆外送下煤电价值分析模型

我国西北虽沙戈荒遍及,但具有丰富的风力、光照、煤炭资源,通过特高压通道将“风光火”电力打捆外送是解决新能源与负荷分布矛盾的重要途径。以弃风弃光最小为目标,构建日前-日内多时间尺度耦合的“风-光-火”打捆外送优化模型,确定“风-光-火”打捆外送过程中煤电机组外送最优出力,进而计算煤电机组促进新能源消纳的经济价值与环境价值。算例结果显示,通过“风-光-火”打捆外送,减少了弃风弃光发电量,增加了新能源外送绿证收益,减少了煤电机组的二氧化碳排放量。

不同风光水配比下多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力研究

风光水打捆经电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)外送系统中,风光水配比不同会影响系统的功率传输能力。文章首先建立风光水打捆直流外送系统的稳态数学模型和状态空间模型,然后提出综合考虑稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件的系统功率传输能力计算方法及流程,掌握不同功率水平下系统稳定运行区域及边界的变化特征,最终得到不同水电出力下的直流外送系统功率传输范围、特定传输功率下所允许的水电出力最小值、风光配比与小信号稳定性的定量关系。通过该方法定量评估风光水配比不同时直流外送系统的功率传输能力,从而优化选取风光水配比。结果表明,水电出力较小时,系统传输功率上限受小信号稳定性制约,下限受电压偏移约束制约;水电出力较大时,系统传输功率上限受LCC-HVDC安全运行约束制约,下限受逆变侧电压偏移、系统潮流约束制约;在功率运行点不变时,风光配比平衡工况系统更加稳定。最后,通过PSCAD/EMTDC下的电磁暂态仿真,验证上述功率传输能力理论计算的正确性。

风火打捆传统直流外送系统中控制环节对轴系-控制交互模式的影响机理研究

风火打捆直流外送系统中风电场和电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)控制系统可能会激发火电机组的轴系扭振。文章首先采用复转矩系数法和特征值分析法识别出LCC-HVDC定电流、风机直流电压外环控制是影响轴系-控制交互模式的关键控制环节。然后,通过推导系统传递函数,提取出反映LCC-HVDC定电流和风机直流电压外环控制对轴系-控制交互模式影响的多条关键控制路径,包括HVDC定电流控制路径、风机直流电压外环控制路径和两者间交互控制路径。进一步,定量计算每条作用路径在轴系-控制交互模式处的阻尼系数,并通过相位补偿在关键控制路径上分别设计附加阻尼控制来提高对应阻尼系数,从而抑制火电机组轴系扭振。最后,基于PSCAD/EMTDC的详细电磁暂态仿真,验证了理论分析的正确性及振荡抑制策略的有效性。

考虑风电场调控裕度的风火打捆直流外送系统无功电压紧急控制策略

为抑制直流送端电网暂态过电压,充分发挥风电在风火打捆直流外送系统功率调节作用,提出了一种考虑风电场调控裕度的无功电压紧急控制策略。首先,分析换相失败故障下风火打捆系统电气量变化及故障引发直流送端过电压机理;其次,在遭遇换相失败故障后通过降低直流输送功率抑制直流系统连续换相失败,减少故障恢复期间系统无功需求,分析功率速降后系统无功潮流变化;再次,针对盈余无功导致送端暂态高压提出直流送端无功电压紧急控制策略,根据超短期预测风速对风电场无功裕度进行分配,针对不同情形设计具有多种工作模式的风机控制器;仿真结果表明:所提控制方法能够较好地解决风火打捆直流外送系统直流送端暂态过电压问题。

风光火打捆交直流混联外送系统交互影响及稳定性研究

风电或光伏与火电打捆通过交直流系统外送是我国大型新能源基地电力外送的重要途径。文章基于建立的风光火打捆交直流混联外送系统模型,研究了配套火电对直流、风电和光伏以及联网交流系统的影响机理。分析了直流运行异常对风电和光伏的影响,通过理论分析和仿真计算,研究了风电和光伏的脱网时序,定性并定量分析了新能源脱网对联网交流系统重要交流断面的影响。针对风光火打捆外送系统存在的问题提出了运行控制建议。

风火打捆直流外送系统直流故障引发风机脱网的问题研究

随着风火打捆直流外送系统的出现及不断投运,为保证系统的安全稳定运行,需要对风电、火电、直流在无功电压方面的相互影响和作用机制开展深入研究。为此,首先分析了直流闭锁故障引发风机高压脱网的机制及应对措施,然后分析了直流换相失败引发风机高压脱网的机制及应对措施,最后探讨了风电与直流之间的相互制约关系及火电的支撑作用,采用规划的西北风火打捆直流外送系统算例进行了验证。结果表明,直流故障后的滤波器无功盈余加上风电场无功补偿电压效应是引起风机高压脱网的原因,需要对风电、火电、直流进行协调控制。研究结果可以为风火打捆直流外送系统稳定性的理论研究和工程实际提供参考依据。

考虑输电功率平稳性的水-风-光-储多能互补日前鲁棒优化调度

大规模水-风-光-储互补互济、打捆外送是促进新能源消纳的重要方式。如何应对风、光出力预测不确定性所诱发的运行风险,并满足特高压直流输电功率的平稳性,是当前多能互补调度研究的难点。为此,提出一种考虑输电功率平稳性的水-风-光-储互补日前鲁棒调度方法。首先,考虑风、光出力预测的不确定性,建立水-风-光-储互补多目标鲁棒优化调度模型。然后,研制双层嵌套优化框架对模型进行求解,其中,外层采用基于二维编码策略的智能算法优化系统输电功率;内层在给定输电功率下,通过判别系数和相对蓄水率联合确定梯级水电站间负荷分配策略与储能电站荷电状态。最后,以黄河上游清洁能源基地“青—豫”直流输电工程为例进行研究。结果表明,制订的发电计划能够满足输电功率的平稳性需求,互补运行后系统调峰性能提升13.3%~46%;相比于确定性优化调度,所提出的方法能够充分发挥梯级水电站和储能电站的灵活性,有效降低系统的弃电和失负荷风险。

特高压直流风电火电联合外送电源规模优化方法

特高压直流(UHVDC)风火联合外送可实现西部、北部风电跨区远距离输送,扩大风电消纳范围。提出了优化特高压直流风火打捆外送配套电源规模的研究方法,首先研究了UHVDC输送火电、风电的技术性约束,包括UHVDC输电运行方式,以及对风电、火电配套规模的影响,提出了配套电源的研究原则及思路;其次,建立了特高压直流风电、火电联合外送配套电源规模的优化方法;最后,以酒泉—湖南±800 k V特高压直流输电工程为例,给出了酒泉—湖南特高压直流风电、火电配套规模,验证了方法的科学性。提出的研究方法对扩大我国北部风电消纳范围,提高特高压直流通道输送效率具有重要意义。