基于电气参数加权占比的新能源场站分布式调相机容量配置研究

新能源经高压直流外送系统逆变侧换相失败会导致送端系统暂态过电压问题。作为动态电压支撑设备之一的调相机可有效提升电网电压支撑强度,在抑制暂态过电压及加快故障恢复方面得到广泛关注。针对利用分布式调相机抑制暂态过电压问题,该文首先基于新能源多场站短路比分析电网强度影响因素;然后研究调相机接入对电网参数及强度的影响,同时利用灰色关联分析法计算影响因素与电网强度关联程度,进而以此为权重,提出综合考虑各电气参数影响的调相机容量配置依据指标α;最后以α和过电压水平为约束,研究分布式调相机容量配置方案,并利用机电暂态仿真,从经济性和有效性两个方面验证调相机容量配置方案正确性。

提高新能源场站稳定性的构网型与跟网型变流器容量配比估算

大规模新能源接入使得电网短路比降低,系统电压支撑强度下降,导致静态电压稳定和次/超同步振荡等稳定问题凸显。构网型变流器具有较强的电压支撑能力,在新能源场站配置一定比例的构网型变流器可以提升系统稳定性,但由于构网型变流器容量与稳定裕度的解析关系不明,导致构网型变流器容量合理占比的理论值估算十分困难。该文针对新能源基地接入低短路比弱电网场景,从小干扰稳定视角探讨构网型与跟网型变流器容量配比的估算方法及其典型值。首先,对构网型变流器进行电压源等值,并通过广义短路比指标分析了构网型变流器配置比例对系统强度以及稳定裕度的影响规律;其次,针对改造构网型风电机组和额外加装构网型变流器两种技术方案,以行业相关标准为边界条件并结合典型升压变压器参数,估算了实际工程中容量配比的典型值;最后,利用多风电场系统案例验证了结论的有效性。

基于改进白化权函数聚类的新能源电压支撑能力量化评估方法

新能源缺乏对电网的电压主动支撑或支撑能力不足,可能严重影响电网电压稳定性。综合考虑了新能源场站和电网侧系统参数与运行条件的影响,提出了一种基于灰色白化权函数聚类的电压支撑能力量化评价方法。首先,分别从新能源场站和电网的角度建立了全面的新能源电压支撑能力评估指标体系。其次,基于组合赋权法获得到各评估指标的综合权重。然后,提出了一种改进的正弦白化权函数,实现对新能源电压主动支撑能力的量化评价。最后,对某省10个风电场站的真实运行数据进行算例分析,结果表明该评估方法能够准确评价其电压支撑能力。

变压器并列运行时负荷分配比例与短路阻抗关系的分析

变压器并列运行需要考虑如何解决负荷分配随各变压器额定容量匹配的合理性问题,而短路阻抗是影响负荷分配比例的主要因素。介绍了变压器并列运行的优缺点及并列运行的理想条件,以两台变压器并列运行为例,分析了负荷分配比例与短路阻抗大小的关系。结果表明:额定容量不相等的两台变压器并列运行时,要尽可能保证其短路阻抗相等,使每台变压器所带的负荷根据各自的额定容量按比例进行分配;不能满足短路阻抗完全相等的条件时,额定容量较小的变压器短路阻抗应选择大一些,额定容量较大的变压器短路阻抗应选择小一些,使并列运行后的系统总传输容量大于两台变压器的额定容量之和,以提高系统运行的经济性和安全性。

考虑小干扰同步稳定约束的电网新能源承载能力评估方法

随着新能源渗透率的增加,电网电压支撑强度逐渐变低,锁相环主导的小干扰同步稳定问题逐渐成为制约电网新能源承载能力的主要因素之一。然而,高比例新能源电力系统表现为设备类型多、动态模型维数高和新能源设备内部参数未知等特点,导致考虑小干扰同步稳定约束的电网新能源承载能力评估十分困难。为此,首先,将小干扰同步稳定约束转化为广义短路比约束,构建考虑小干扰同步稳定约束的电网新能源承载能力评估模型;其次,将所构建的优化模型等价转换为具有凸性质和网络结构保持的半定规划模型,确保能够求得最优的新能源落点和容量分配。所提新能源承载能力评估方法避免了对系统动态详细建模,大大简化了所关注优化问题的复杂度,适用于大规模新能源并网场景、新能源“黑箱”模型场景以及跟网型和构网型混联的新能源并网场景。最后,仿真算例验证了所提电网新能源承载能力评估方法的有效性。

基于广义短路比约束的光伏最大准入容量优化

光伏容量的增加会导致系统出现小干扰稳定问题,广义短路比指标可反映多光伏馈入系统的小干扰稳定性。基于此,提出了在广义短路比约束条件下,多光伏馈入交流网络中任意节点的最大准入容量优化方法。首先,建立多光伏馈入系统的小干扰稳定性分析模型;其次,以未降阶拓展阻抗矩阵的形式表达广义短路比,考虑光伏接入网络中任意节点的情况,建立基于广义短路比约束的光伏最大准入容量优化模型,并采用改进的粒子群算法进行模型的求解。最后,通过仿真验证了该方法的正确性。

适应高比例新能源直流外送输电能力提升的分布式调相机配置方法研究

特高压直流送出是我国大规模可再生能源消纳的重要输电形式。在新能源高渗透率地区,直流故障后新能源的暂态过电压问题已成为制约新能源外送能力的主要因素。对新能源外送系统的分布式调相机配置方法进行研究,结合限制故障影响范围制定初步配置方案,并以新能源脱网站点的短路比为参考指标对初步配置方案进行优化完善。针对某实际电网的算例仿真表明,最终配置方案可有效提升网内新能源的消纳能力,且推荐的新能源汇集站点分布式调相机配置比例可用于指导后续电网实际规划和建设工作。

高压直流输电系统短路比在线估计

高压直流输电系统中,获得实时短路比具有重要意义,其关键是实时取得交流系统的短路容量。基于戴维南等值电路,提出一种利用独立随机矢量协方差特性求解戴维南等值参数来计算短路容量,从而获得短路比的方法。为避免传统方法中戴维南等值参数的漂移问题,根据交流侧电气量测量值,求取其均值和偏差,利用独立随机矢量协方差特性对阻抗解析式进行简化,采用滑动数据窗在线计算得到等值阻抗。用等值阻抗计算得到交流系统短路容量,从而计算实时短路比,实现高压直流输电系统短路比的在线估计。通过理论仿真和对德阳-宝鸡±500 kV高压直流输电工程实测数据的分析,验证了方法的准确性和实时性。

高可靠性“三双”接线配电网分布式电源最大接入容量研究

分布式电源接入配电网后,整个配电系统的潮流、电压水平和网络损耗将发生变化。分析了DG接入位置、容量大小对"三双"接线电压水平的影响,并将短路容量比作为DG容量变化对接入点电压波动影响的评估指标。综合考虑DG接入点电压波动、电压偏移、线路热稳定和变压器容量极限等因素,确定了高可靠性配电网"三双"接线中DG的最大接入容量。

风电场接入系统设计研究

广东大规模风力发电场的建设已经日益兴起,风电事业正逐步向产业化、规模化迈进,目前省内风电场多采用就近接入的原则。本文结合实际工程,对风电场接入系统方案进行较为系统性地论证,从技术、经济、风电场短路容量比等方面进行比较,最终推荐风电场接入系统的较优方案,力求为今后风电场接入系统设计提供参考。

特高压交直流背景下电网外送电能力分析

从多馈入直流系统稳定性分析理论出发,延伸得出多送出特高压交直流背景下电网外送电能力分析方法。其中,由多馈入短路比指标延伸得出多送出短路比指标,通过设定多送出短路比指标求得电网此时的外送电能力,再利用BPA仿真平台进行稳定性分析,根据分析结果对多送出短路比指标进行不断修正,调整外送电容量直至多送出短路比指标达到设定值,最终得出电网的外送电能力,为建设特高压直流线路提供意见和建议。

基于广义短路比的光伏多馈入系统容量优化方法

广义短路比可用于描述电力电子多馈入系统小干扰稳定性,基于此指标研究了光伏发电(或场)多点馈入电网的总容量一定时,各点接入容量优化分配的问题,使光伏多馈入系统的小干扰稳定裕度最大。首先,建立了光伏多馈入系统的小干扰稳定分析模型;其次,利用广义短路比关于各馈入点光伏接入容量的灵敏度,提出了光伏多馈入系统的并网点容量优化方法;最后,以光伏三馈入系统为例,验证所提容量优化方法的可行性和有效性。仿真结果表明,合理分配多点接入时光伏的并网容量,能够有效提高系统的广义短路比和小干扰稳定裕度。

基于改进多馈入有效短路比的受端交直流混联电网STATCOM定容方法

针对传统多馈入有效短路比无法计及STATCOM动态响应过程的缺点,文章基于戴维南动态等值方法提出了一种考虑STATCOM接入影响的改进多馈入有效短路比,该指标通过BPA动态仿真求取系统等值阻抗,能够更准确地描述受端系统的强度。此外根据所提出的改进多馈入有效短路比,文章以提升受端交直流混联电网安全稳定性为目标,从总体性和平衡性两方面量化了STATCOM的无功补偿的效果,并建立了一套完善的STATCOM定容方法。利用实际电网算例证明了所提指标和方法的有效性。

计及节点脆弱程度的新能源消纳能力风险评估

随着在电网中新能源接入比例的逐步提高,系统整体的脆弱程度上升,为分析新能源接入后对系统脆弱程度的影响,针对负荷节点是否含新能源接入进行分类,建立不同的负荷节点-系统的短路容量比数学模型反映新能源接入带来的影响。结合新能源渗透率,综合考虑新能源消纳能力以及新能源接入后的系统脆弱程度,提出新能源消纳风险指标。结合IEEE 39节点系统进行仿真,考虑系统运行约束及新能源出力波动时的系统暂态稳定性,以风险指标最大为目标函数,研究不同新能源接入容量及功率因数对应的不同场景对风险指标的影响,求解系统兼顾新能源消纳与系统脆弱程度的最佳运行点。仿真结果表明,所提出的新能源消纳风险指标可以有效反映不同新能源接入容量下,系统整体的脆弱程度及区域新能源的消纳能力。

特高压交直流接入下山东断面输电能力提高措施

近年来在华北电网已建和将要建成多个与山东相关的特高压交直流工程,首先介绍了华北—山东电网输电断面的网络演化与发展进程,研究了山东断面演化发展的各个阶段的输电能力,然后详细研究了各个阶段华北—山东交流断面输电能力的影响因素,主要包括元件热稳约束、输电断面静稳极限、受端电压支撑能力和多馈入短路比等,在此基础上提出了提高山东断面输电能力方法并进行了验证。

海上风电场交流并网系统振荡风险分析及基于短路比的评估计算原则研究

近年来海上风电快速发展,受电网建设周期影响,有时需要安排并网过渡运行方案以提高海上风电利用率。以广东某地区海上风电为例,针对规划方案和过渡运行方案振荡风险问题开展评估,研究了多风电场汇聚并网方式下短路比计算方法和风电并网容量确定原则,以及集控站SVG对并网容量的影响。研究表明,海上风电经交流海缆并网,风电机组和SVG共同与交流电网之间存在较强的相互作用,使得低风速情况下风电并网系统存在振荡风险,且集控站用于补偿海缆充电无功功率的SVG容量限制了风电并网容量,因此按照短路比计算风电并网容量时需要考虑SVG容量。在此基础上提出了提升海上风电并网容量的技术措施以适应并网过渡方案的运行要求。

电网连接强度对交、直流混联系统静态电压稳定影响的研究

为了研究交、直流混联系统中局部电网的电气连接强度对受端交流系统换流母线静态电压稳定性的影响,以南方电网作为研究模型,利用BPA(Bonneville Power Administration)软件进行受端交流系统电压稳定的实例仿真,对南方电网内部不同局部电网的电气连接强度对受端交流系统电压稳定的影响进行分析,得出结论:与直流并行的交流通道的线路电气长度是影响受端系统换流母线静态电压稳定的主要因素之一;与受端相距较远的送端电网和受端电网内部的交流电气连接强度对受端交流系统换流母线静态电压稳定影响不大;短路容量指标在评估受端系统交流母线的电压稳定性时存在缺陷,需要改进。

电气化铁路负序预测评估方法

对新建电气化铁路牵引变电所准确的负序预测评估,有利于电气化铁路系统整体性能的提高及经济性运行。首先,通过对实测数据的统计分析,得到了馈线电流95%概率大负荷值与额定负荷值的函数关系。然后,根据牵引供电系统与电力系统的特性,提出了基于不完全β函数预测馈线电流95%概率大值的算法,并验证了其有效性。最后,依据电能质量国家标准,推导计算得到了在单相牵引变压器接线方式下短容比的取值,进而通过总结电气化铁路对电力系统供电能力的需求,转化得到了一种电气化铁路预测评估负序的方法,并结合典型案例进行分析,论证了方法的正确性和可行性。

基于多目标优化的电网直流承载规模评估方法

合理评估受端电网的多馈入直流承载规模,对指导电网建设和维持电网安全稳定具有重要意义。考虑直流落点、机组出力分配、无功补偿对受端电网直流承载规模的影响,在分析广义有效短路比可量化节点电压对直流馈入支撑强度的基础上,采用广义有效短路比指标、暂态电压支撑强度指标及网损指标和发电机成本费用指标,以及考虑受端电网安全运行的多约束条件建立联合优化直流落点和机组出力分配的模型,基于利用循环递增直流馈入容量和重复求解优化模型获取满足约束条件的优化解集,以及对解集按逆序进行安全校验的方式,提出了基于多目标优化评估受端电网最大直流承载规模的方法。在此基础上,进一步建立基于多目标优化无功补偿增加最大直流承载规模的方法。最后以IEEE 39节点系统和河南规划电网作为多馈入直流受端电网进行仿真分析,验证了所提受端电网最大直流承载规模分析方法的可行性和有效性。

多直流馈入背景下的河南电压稳定分析及改善措施研究

为提高西北电网清洁能源消纳能力和华中电网供电能力,青海—河南特高压直流低端及其配套的南阳—驻马店特高压交流工程将于2020年接入河南电网。主要分析以上工程投运后河南电网电压稳定特性及其改善措施。计算结果表明,若青海—河南特高压直流工程馈入河南电网功率替代河南电网常规电源,将导致河南电网动态无功支撑能力降低,部分负荷中心近区发生交流故障后郑州东北片区暂态电压无法恢复,需要对河南电网火电机组及调相机开机方式提出要求。针对上述问题提出南阳—驻马店特高压交流工程与青海-河南特高压直流工程同步投运、郑州火电机组留取旋转备用等建议,并验证了建议的有效性。研究结果对电网规划、运行及国内同类直流工程设计都具有参考价值。