高渗透率新能源发电并网变流器跟网/构网型稳定控制技术综述与展望

随着以光伏和风电为代表的新能源渗透率不断提升,电网的特性愈发复杂,传统单一模式跟网型和构网型变流器无法完全满足电网的需求。因此,一方面,高渗透率条件下,局部电网的阻抗波动更加显著,电网表现出强弱交替变化的特点,现有并网变流器稳定控制应用存在局限性,如何将两种控制模式结合,使得变流器能够兼顾经济性和稳定性是研究热点;另一方面,现有并网变流器控制难以适应复杂电网特性的非线性变化。高渗透率条件下,受到新能源间歇性、电网故障导致设备/支路切除等因素的影响,电网结构/参数呈现非线性变化。为此,探索非线性控制在跟、构网变流器中的应用,使得变流器在复杂电网状况下能够具有更强的稳定性。综上,该文在构网型和跟网型单一控制的基础上,综述了几类结合跟、构网两种模式优点的控制方式,涉及单机双模式切换控制、单机双模式融合控制以及多机场站混合模式控制。然后,进一步阐述如何改进现有并网变流器控制,使其能够适应复杂电网特性的非线性变化。最后,对未来变流器控制技术进行了展望。

高渗透率新能源发电并网变流器跟网/构网混合模式控制综述

随着新能源发电渗透率的不断提升,目前以跟网型控制为主流的并网变流器稳定运行受到严峻挑战,具有主动电网支撑能力且弱电网稳定性强的构网型变流器控制技术受到广泛关注。然而,在高渗透率新能源发电条件下,尤其是末端弱电网中,并网变流器采用单一的跟网或构网模式控制难以兼顾稳定性、经济性和电网支撑性能。为此,国内外学者从2种模式的互补特性出发,提出并研究了跟网/构网混合模式控制策略,以期使并网变流器在弱电网下稳定运行的同时,最大限度地利用新能源,并取得优越的电网支撑性能。文中首先从跟网型与构网型变流器的基本控制结构出发,分析了跟网型和构网型变流器控制性能的互补特性;在此基础上,重点梳理了几种不同技术路线的混合模式控制方案,涉及多种单机混合控制策略和多机的场站级混合控制策略,并详细阐述了各方案的技术研究思路、原理和优缺点;最后,对跟网/构网混合模式控制技术的发展进行了展望。

新能源汽车2024渗透率有望达40%:余承东曾称车企活下来不超5家

新能源汽车的战场会越来越卷,而电动汽车2024渗透率有望达到40%。乘联会秘书长崔东树预计,2024年新能源车的市场增长预计相对乐观,新能源乘用车批发预计达到1100万辆,净增量230万辆,同比增长22%,渗透率达到40%,新能源乘用车保持较强增长势头。中国电动汽车百人会副理事长兼秘书长张永伟也曾表示,产业竞争格局已经进入“深度重塑期”.

贵州新能源汽车渗透率达到21%

“电动贵州、绿色出行”是贵州省打造的一张名片。贵州省新能源汽车保有量33.5万辆,2024年1至5月新增5万辆,同比增加26%,新能源汽车渗透率达到21%(在一定时期内,新能源汽车销量占汽车总销量的比重)。

新能源汽车“一骑绝尘”,半月渗透率突破50%!

4月上半月,中国新能源汽车市场迎来里程碑式的突破,零售渗透率达到50.39%,批发渗透率也突破50%大关,达到50.19%短短半个月,新能源汽车销量同比大增32%,达到26万辆,传统燃油车的市场地位开始动摇。这一突破性进展,标志着中国新能源汽车产业已进入快速发展的新阶段,引发业界对未来汽车市场格局的热议。

受静态电压稳定约束的新能源临界渗透率计算方法

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,新能源机组已开始影响电力系统的稳定性,同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网的电压问题更加突出。主要研究了受静态电压稳定约束的新能源临界渗透率。首先分析了新能源机组并网的数学模型,并基于静态电压稳定约束提出新能源临界渗透率的工程实用计算方法;最后以实际电网为例,通过该方法计算新能源临界渗透率,并分析了影响新能源渗透率的相关因素。文中研究成果能够为新能源发电的最大消纳及区域新能源规划提供重要依据。

高渗透率新能源电网规划与调控关键技术

为了应对传统化石能源短缺和日益严峻的环境污染等问题,近年来我国大力发展可再生能源,风电、光伏等可再生能源装机容量均已位居世界第一,装机占比已接近20%,成为电力系统主力电源,未来占比还将继续增高,预计到2040年将超过50%。同时,由于风、光可再生能源出力具有强波动性和随机性,近年来我国弃风、弃光问题突出,受到政府部门、学术界以及工业界的高度关注。随着可再生能源装机规模不断扩大,传统电网的运行方式、系统特性将发生根本性的改变,众多技术问题亟需解决,包括高渗透率新能源背景下电网的规划技术、仿真分析技术、协调控制技术以及保护技术等。

基于熵权法的新能源高渗透率送端电网风险模糊综合评价

新能源高渗透率送端电网在中国分布广泛,同时存在难以忽略的风险,但是目前没有针对新能源高渗透率送端电网风险评估的模型和指标体系,传统风险评估方法也难以对其进行定量风险评估。构建较为完整的新能源高渗透率送端电网风险评价指标体系,提出基于熵权法的新能源高渗透率送端电网风险模糊综合评价方法,利用熵权法确定各指标权重,采用改进三角梯形隶属函数确定隶属度,通过模糊综合评价得到综合评价结果。针对某新能源高渗透率送端电网实例进行分析,分析结果表明提出的方法可有效评估新能源高渗透率送端电网风险程度,为电网实际运行提供依据和参考。

谐振约束下含功率因数校正电容新能源集群最大渗透率接入研究

随着谐振频段不断提高,基于基频设计的功率因数校正电容C高频段容抗特性对电网等效阻抗的影响不可忽略,不同节点差异化非基波成分C容抗诱发谐振,成为新能源接入水平提高的瓶颈。该文以新能源集群接入IEEE 9节点区域微网为对象,首先建立区域微网阻抗模型,并通过全频段网侧阻抗特性波特图,分析功率因数校正电容C对网侧阻抗特性影响。接着,结合逆变器阻抗,基于源网阻抗适配原理揭示并网系统潜在谐振的机理。在此基础上,通过在并网点模拟谐波负值电容以抵消谐波容抗Z引入对并网系统稳定性的影响,提出无需增加额外检测电路的基于谐波负值伪电容的软件改进方案。在单节点新能源运行能力提高的基础上,以谐振为约束研究区域微网新能源集群渗透率最大接入节点的选取。最后,仿真和小规模实验验证了上述研究的正确性和可行性。

新能源高渗透率区域电网的RTDS仿真

分析了永磁直驱风力发电系统的系统结构、数学模型以及控制策略,提出了适应大系统响应的风力发电系统RTDS等值建模方案。选取海南电网作为风电新能源接入示范电网,建立了含四级电压等级的海南电网主网模型,并设计了主网与风机VSC模型的仿真接口。仿真结果表明,所建立的新能源高渗透区域电网模型具有较好的响应特性。

面向新能源基地的频率动态响应模型研究

为提升高渗透率新能源电力系统的频率响应特性认知和分析水平,运用小信号分析法对处在不同风速阶段的双馈异步风机模型进行元件等值,得到两输入、单输出的风机等值模型;在此基础上,提出一种可计及多种风速调频特性的改进频率响应模型,并将该模型与典型的系统频率响应模型相结合,建立考虑不同风况和风电机组(Wind Turbine Generator System,WTGS)不同调频特性的频率响应模型。本文采用该模型在改进的IEEE118节点系统中进行仿真分析,结果显示,该模型能够准确有效地分析高渗透率风电并网系统的频率响应特性。

计及安全稳定约束的多直流送出电网新能源极限渗透率估计方法

基于电网换相换流器的高压直流系统是大型能源基地电力外送的重要技术手段,然而新能源渗透率的提高会降低送端电网的安全稳定性.为保证多直流送出电网的安全稳定运行,提出一种计及安全稳定约束的多直流送出电网可承受新能源极限渗透率估计方法.推导各类安全稳定约束的表达式,包括短路电流约束、多直流短路比约束以及频率稳定约束;在考虑安全稳定约束的情况下建立多直流送出电网优化调度模型;给出优化调度模型分段线性求解方法,并基于该方法提出新能源极限渗透率估计方法.修改的IEEE 39节点系统仿真结果验证了所提方法的有效性.

新能源高渗透的电力系统频率特性分析

随着风电和光伏的快速发展,水电和火电在发电结构中比重的大幅下降将导致未来电力系统的频率特性出现变化。为研究系统频率特性的变化,该文首先给出新能源高渗透的电力系统的频率模型和传递函数。引入频率阶跃或功率阶跃引起的稳态频率误差,对系统的稳定性和稳态频率误差展开详细分析。定义系统的动态频率响应系数,并给出新能源发电比重上限的估计。假定新能源发电的调频容量充足,提出新能源参与频率控制的2种方式,研究比较它们对系统稳态频率误差的影响。最后通过时域数字仿真验证所得结论,并揭示未来电力系统频率特性的变化趋势。

提升高渗透率新能源电网承载能力的DSSC优化配置

为实现碳中和碳达峰目标,全球能源体系加速转型,未来新能源将在电力系统中起着至关重要的作用。高渗透率新能源并网引起的输电线路阻塞问题将成为限制新能源并网规模以及系统承载能力的主要原因。提出了两阶段协调优化分布式静态串联补偿器(distributed static series compensator,DSSC)配置来提升高渗透率新能源电网承载能力的方案。首先提出电网承载能力指标并构建DSSC的数学模型,以单个规划周期内最大化系统承载能力为目标对接入系统的DSSC进行规划配置。其次以系统配置成本最低为目标来优化DSSC的安装位置及数量,提升高渗透率新能源并网后系统的承载能力。最后,通过IEEE-RTS79节点系统和实际电网仿真分析对所提方法进行了验证。相比于采用静态串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC),DSSC可充分利用输电通道容量,有效减少因线路阻塞所造成的新能源丢弃,提升高渗透率新能源并网后系统的承载能力,助力实现双碳目标。

计及SSSC的高渗透率新能源电网静态电压稳定特征研究

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,高渗透率新能源逐渐影响到电力系统的安全稳定运行。同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网后的静态电压问题更加突出。探讨分析了计及静态同步串联补偿器(SSSC)的高渗透率新能源电网系统静态电压稳定特征,从系统静态电压特征方面评估SSSC发挥的潮流控制效能。首先分析了SSSC的等效电路及工作原理,并基于SSSC的等效功率注入模型得到潮流计算方程;其次,基于潮流计算方程提出能够反映系统静态电压稳定特征的效能评估指标,并计算分析接入不同容量新能源对静态电压稳定特征的影响,以及SSSC对新能源并入电网后薄弱节点静态电压稳定特征的影响;最后通过仿真验证,安装SSSC后能够改善新能源电网薄弱节点的电压稳定问题,提升电力系统运行时的安全稳定性。所提方法具有快速简洁的特点,并且具有一定的工程应用价值。

面向高渗透率新能源电网的短期负荷预测算法设计

对高渗透率的新能源电网进行负荷预测具有重要的研究价值,文中针对新能源智能电网高动态和高不确定性的特点,提出了一种新的负荷预测算法,该算法可有效解决新能源负荷数据分类问题与短期负荷预测问题。为解决新能源数据分类问题,采用聚类技术创建具有共同特征的数据区域,进而得出数据聚类的最优解。同时通过选取卡尔曼滤波器与小波神经网络筛选混合预测算法,选出效果最优的混合预测模型,有效提高了预测模型的准确性。以某电网的真实数据集作为原始数据,由仿真实验结果可知,文中所提模型平均绝对百分比误差低于1%,相比于单一预测模型具有更优的预测效果。

促进高渗透率新能源消纳的DPFC优化配置策略

在双碳目标与构建以新能源为主体的新型电力系统的背景下,风电、光伏等新能源必将持续高速发展。高渗透率新能源接入电网引起的线路潮流阻塞问题成为阻碍新能源消纳的一个重要因素。提出了一种通过分布式潮流控制器(distributed power flow controller, DPFC)促进高渗透率新能源消纳的优化配置策略。该策略首先以单个规划周期内最小化系统线路阻塞为目标函数对接入系统的DPFC进行最优配置;然后分别提出在正常情况以及新能源大发情况下DPFC的运行控制策略。最后通过IEEE24节点算例对DPFC提高新能源消纳率的优化配置策略有效性进行验证。结果表明:较采用统一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)与不采用潮流控制装置相比,所提DPFC优化配置策略及运行控制策略在减少系统运行成本的同时可以提升新能源消纳水平。

满足频率稳定约束的新能源电力系统惯量评估与新能源最大渗透率研究

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“碳达峰、碳中和”的技术路径之一。由于新能源出力具有较强的波动性与间歇性,且新能源大量替代同步机后,将导致电力系统惯量水平下降,恶化系统频率响应特性,削弱系统抵御功率差额的能力。本文研究了新型电力系统频率稳定问题机理,分析了高渗透率下新能源电力系统动态频率响应特性与系统惯量之间的关系,并以云南“十四五”及中长期构建以新能源为主体的新型电力系统为例,测算了新能源高占比情况下的电力系统惯量变化趋势及新能源最大渗透率。

新能源高渗透率电网高周切机方案研究

高周切机方案作为电网的第三道防线之一,有利于故障后频率的快速恢复,随着风电、光伏等间歇性电源比例的增加,电网频率特性变得愈加复杂。本文以楚雄州地区电网为研究对象,根据风电及光伏频率耐受特性,提出了新能源高渗透率电网高周切机方案制定方法,并取得良好的效果,提高地区电网孤网后的频率稳定水平。

高渗透率新能源微电网优化调度研究

近几年,新能源已成为我国能源利用的新方式,新能源可以有效地解决石油、煤等资源的短缺,但相对于石油、煤炭等,新能源对环境的污染要小得多。随着社会的发展,人们对新能源的需求也在不断增加,因此我们必须要充分认识到新能源的存在,关注其对电网的影响,并针对实际情况采取相应的措施,使其能够最大限度地发挥其积极作用。