基于超级电容与链式逆变器的电网暂态支撑

高比例新能源接入电力系统带来电网频率电压失稳风险,其中在受端电网侧高压直流落地区直流闭锁将引起大功率缺失,同时伴随着近区电压大幅度波动。就地新能源快速有功功率支撑可有效降低频率越限风险,同时毫秒级无功功率支撑可以平抑近区电压波动。为此提出基于超级电容器储能与链式并网逆变器的暂态频率电压支撑控制技术及其装置,利用超级电容器功率快速充放的特点,并通过链式并网逆变器实现了毫秒级有功功率、无功功率调节,提高了稳定系统调节裕度,丰富了电网三道防线的调节手段。所提技术及开发的装置通过接入110 kV变电站中进行了现场验证,表明了基于超级电容器与链式并网逆变器对于电网频率电压暂态支撑的有效性。

新能源场站电网暂态电压支撑技术发展动态

含大规模新能源并网电力系统的暂态电压分析与控制已成为业界普遍关注的热点问题。针对该场景下的暂态电压支撑技术发展动态进行系统性综述。首先阐述新能源大规模发展过程中暂态电压问题发生的本质及带来的挑战,探讨了目前场站暂态电压支撑现状及其面临的问题。然后,给出典型单机无功源的电网暂态电压响应特性和控制技术现状,分析了适用于光伏/风电场站暂态电压支撑的聚合建模方法。然后论述了基于自律分散控制的多无功源协调控制思路及实现途径。接着,针对弱电网及直流送出等复杂场景,指出了暂态电压问题的特征及可能的控制手段。最后阐述了新能源电网暂态电压支撑技术需要进一步解决的关键问题,并对未来研究与开发工作进行了展望。

网源稳态调压对暂态无功支撑能力的影响研究

发电机与静止补偿电容器是电网稳态电压调控的重要无功源。特高压直流送端大型水、火电机组以及受端电网电压支撑机组与主网电气联系紧密,可参与系统稳态调压。针对电力调度与运行系统中,关于稳态运行时降低机组无功出力可以增大暂态无功备用这一观点的不足之处,通过理论解析,揭示了发电机组稳态运行工况对暂态无功出力特性的影响;针对发电机与静止补偿电容器组合的网源调压系统,提出物理意义明确的暂态无功支撑能力定义以及提升该能力的稳态优化调压方案。小电网测试系统和特高压直流送、受端大电网仿真计算结果表明,增加机组稳态无功出力,可改善交流电网受扰后暂态电压恢复特性。

风电场暂态频率电压支撑能力评价指标体系

为实现风电场暂态频率电压支撑的精准控制,文章在新能源接入对系统频率和电压稳定性的影响机理基础上,分析了高比例新能源的电力系统频率和电压失稳的原因,提出了评价风电场暂态频率支撑能力及暂态电压支撑能力的指标。算例分析表明,文章提出的指标体系有效评估了风电场的暂态频率电压支撑能力。

同步和异步运行电网暂态电压稳定性分析

随着直流输电快速发展,交直流混联电网暂态稳定问题越来越突出,将同步运行大电网通过直流线路实现异步互联成为一种新的思路。同步大电网异步运行后,暂态稳定问题尤其对于直流闭锁故障后引发的功角稳定问题有所好转,但异步运行后暂态电压稳定风险依然存在。本文从实际运行的大电网入手,建立了同步和异步运行2种交直流混联电网的等值模型,通过理论分析和仿真计算,揭示了直流故障和交流故障导致这2种电网暂态电压失稳的风险,并探讨了影响交直流混联电网暂态电压稳定性的因素。结果表明大电网异步运行能有效避免大面积电压失稳,但系统薄弱网架或潮流分布不均处仍可能存在局部电网功角失稳或电压失稳。

储能/发电机级联式供电系统功率传输控制策略

随着可再生能源渗透率的不断提升,区域电网惯性逐步降低,暂态支撑能力严重不足,给电网带来了一系列安全问题。文中提出一种储能与开绕组永磁同步发电机(open-winding permanent magnet synchronous generator,OW-PMSG)级联供电的新型分布式并网发电拓扑,在保证可再生能源消纳的前提下,重新利用原有柴油机,为电网提供功率后备以及惯量支撑。通过对OW-PMSG进行建模以及系统功率流矢量分析,设计基于源网相位差闭环控制的功率传输策略,实现发电机的稳定同步运行。基于该策略,拓扑中的储能变流器可具备同步发电机特性,实现了电网惯性和暂态支撑能力的进一步提升。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

风电机组的自同步电压源控制研究综述

电力系统正朝着高比例新能源和高比例电力电子装置的“双高”特征方向发展,电压源风电机组具备建立电压、自主快速支撑电网电压和频率的能力,有助于“双高”电力系统的安全稳定运行,为“双高”电力系统的构建提供了一种可能的电源侧解决方案。文章依照电压源控制方法发展的脉络,首先阐述了并网变换器的电压源控制方法,进而针对风电变流器的双变换器特征,总结了电压源控制在两种主流风电机组中的应用,包括稳态频率响应和电网故障下的限流控制及暂态电压支撑等,给出了风电机组自同步电压源技术的现状。最后,对电压源风电机组大规模应用面临的技术挑战进行了展望,指出了技术攻关的方向。

风电场频率适应性分析及评估——综合指标体系

为满足电网对风电场承载能力的频率评估需求,本文提出一种风电场频率适应性的分析评估方法。首先,建立了描述频率适应性的综合指标体系,包含三级共10余个指标,如功率调节能力指标、指令响应能力指标和暂态支撑能力指标等。其次,基于所建立的综合指标体系,应用模糊层次分析法量化各个指标的重要程度,形成风电场频率适应性的考核评价表。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建一个实际风电场模型,通过多场景/多工况仿真分析,验证了所建立综合指标体系的有效性。