适用于多T接新能源场站的零序过压解列保护

针对新能源场站T接的110 kV线路故障,上游变电站快速跳闸后新能源场站的解列保护可能无法及时动作,进而造成变压器间隙击穿等问题,详细分析了实际工程中故障后的录波数据,通过分解系统中多个场站不同时间段内的故障电气量特征,提取变压器零序电压变化特征,提出了一种多段定值配合的零序过电压保护新方法,实现新能源场站在系统孤岛运行后的快速解列。大量仿真结果表明,所提零序过压保护方法可以准确判断零序电压变化状态,实现了新能源场站的有选择性快速解列,避免了下游变电站发生间隙击穿,保证了新能源接入的城市电网安全可靠运行。

考虑新能源多场站短路比的暂态过电压风险评估

为解决电力系统暂态过电压风险评估中输入特征集构建合理性不足、强相关性差等问题,提出一种考虑新能源多场站短路比MRSCR(multiple renewable energy stations short circuit ratio)的暂态过电压风险评估方法。首先,通过分析暂态过电压数学模型,发现MRSCR与暂态过电压呈负相关性;然后,综合考虑MRSCR与其他影响系统暂态过电压的关键因素,构建多维输入特征集;最后,通过卷积神经网络建立输入特征与暂态过电压的高维映射,实现系统暂态过电压风险的快速、准确评估,并通过算例分析验证了所提方法的有效性、可行性。

考虑源网协同支撑作用的含新能源电力系统网架重构决策优化方法

面对复杂多变的国际形势和日益增多的极端事件,研究新能源高比例接入下的系统恢复方案,对完善新型电力系统安全防御体系具有重要意义。在此背景下,提出一种含新能源电力系统网架重构决策优化方法。首先,基于核密度法对新能源出力不确定性进行分析建模;其次,考虑新能源并网和运行对网架强度的要求,实现了新能源多场站短路比约束的线性化建模;在此基础上,建立了能协同新能源、储能、常规机组和输电网络恢复的网架重构优化模型,并提出双层优化策略以提升模型求解效率。基于新英格兰10机39节点系统的算例结果验证了所提方法的有效性。

基于广义奈奎斯特判据的新能源多场站系统小信号稳定薄弱并网单元辨识

大量新能源并网变流器接入电网极易引发小信号失稳,严重威胁系统的安全与稳定。现有的阻抗法小信号稳定性分析基于多机等效机制,仅能给出稳定性的影响因素分析,无法识别关键的稳定薄弱并网单元。该文提出一种基于广义奈奎斯特判据(generalized Nyquist criterion,GNC)的新能源多场站系统小信号稳定薄弱并网单元辨识方法。先基于GNC的稳定性分析思路,将多个不同控制参数的新能源场站解耦成多组单场站子系统;再构建每个子系统的稳定判据,分析各子系统的小信号稳定性;最后,依据子系统的小信号稳定性,找出稳定性最薄弱的子系统。研究结果表明,相较于现有方法,该方法能更准确、快速地识别小信号稳定薄弱并网单元,为系统稳定性的提升提供针对性的指导建议。

分布式调相机在新能源场站端的应用

为实现“双碳”目标,推动电力系统绿色低碳转型,未来电力系统会出现高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”特性。传统能源发电优势在于可依赖发电机组的短路容量,电网电压稳定;可依赖发电机组的旋转惯性,电网频率稳定。新能源(风电、光伏)发电的特点则是基本无短路容量、无功支撑弱、旋转惯性无法利用、负荷不可控。根据调相机的特性,在新能源场站装设分布式调相机可以大幅增加短路容量、提升短路比,对电网稳定运行起到无法替代的支撑作用。重点介绍在电网末端新能源场站集中区域,在风电场站或光伏电站装设分布式调相机的各种设计方案。

评估新能源多场站送出系统静态电压稳定的裕度比指标研究

风电、光伏等新能源场站远距离、大规模的并网,导致场站并网点电压稳定较弱,严重制约电力系统的安全稳定运行。为此,该文提出一种能够评估新能源多场站送出系统静态电压稳定性的裕度比(static voltage stability margin ratio,SVSMR)指标。该指标根据不同场站送出功率的分配对多场站送出系统进行电抗拆分,基于单点静态电压稳定极限公式,解析推导出多场站送出系统静态电压稳定功率极限,进而得到适应新能源多场站接入场景的SVSMR指标。该指标是多点静态电压稳定功率极限的解析表达,直观体现了短路容量、新能源功率和不同新能源间电气距离对静态电压稳定性的影响,同时能够反映系统不同功率增长方式下静稳极限的变化。最后,使用PSD-BPA对所提指标进行了时域仿真验证,算例结果表明SVSMR可以准确衡量新能源多场站送出系统的静态电压稳定性及稳定裕度变化。

故障恢复期间新能源多场站系统过电压快速评估方法

新能源多场站系统故障恢复期间的过电压问题严重制约了新能源的消纳和发展,然而,现有研究难以高效评估大规模系统的过电压风险。为此,从新能源场站过电压机理出发,提出了一种考虑换流器过流能力限制的过电压风险快速量化方法。首先,基于新能源多场站系统的过电压机理,建立了故障恢复期间的新能源场站等效模型。在充分考虑故障后变流器限流环节的影响及新能源机组间相互作用后,推导出了新能源多场站系统过电压的评估方法。针对大规模系统最严重过电压工况难以确定的问题,提出了网络薄弱环节快速搜索方法。算例结果表明,所提方法可有效评估新能源多场站系统过电压风险及系统的安全裕度。

构网型储能对新能源多场站短路比的影响分析

新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations short-circuit ratio,MRSCR)是衡量电力系统支撑强度的重要指标,构网型储能对提升MRSCR具有重大意义。首先,介绍构网型储能的基本结构,对构网型储能的功率与频率电压的关系进行分析,通过理论推导和仿真结果验证了构网型储能具有虚拟同步发电机特性,可等效为传统电源向交流系统提供短路容量;然后,基于等值阻抗矩阵揭示了构网型储能对MRSCR的影响机理;最后,结合算例验证了构网型储能对MRSCR的提升作用。

基于谈判博弈的含储能站利益主体的多能源站协同优化运行方法

针对多能源站系统经济运行问题,提出一种基于谈判博弈的含储能站利益主体的多能源站协同优化运行方法。首先,将储能站引入多能源站系统的优化调度,研究能源站内设备的能流和能量转化关系,以多能源站和储能站为不同利益主体,建立各自经济性最优的多目标优化模型;其次,充分计及不同利益主体间的能量交互,基于谈判博弈理论协调多能源站和储能站之间的功率交互值和双方利益诉求,建立储能站参与调度决策的多能源站协调优化运行模型。最后以典型日场景为例,对多能源站系统在3种运行模式下的调度结果以及现有建模方法调度结果进行分析。结果表明,所提方法相比多能源站单独运行和互联运行,成本分别降低了17.70%和4.41%,在实现多能源站系统经济性最优的同时兼顾储能站的利益,并保证了可再生能源的全额消纳,验证了所提方法的有效性和可行性。

新能源同步机对新能源多场站短路比的提升作用

短路比作为衡量电力系统静态电压稳定的指标,被广泛应用于高压直流输电和新能源多场站系统的研究中。基于新能源多场站短路比的定义,研究新能源同步机(motor-generator pair,MGP)对新能源多场站短路比的提升作用。首先介绍了MGP系统的基本结构和独特优势,分析了新能源采用MGP并网对系统短路容量的提升作用。然后基于戴维南等值法和支路追加法分别分析了MGP对系统结构和节点阻抗矩阵的影响作用,揭示了MGP对短路比的影响机理,理论推导结果表明MGP能够提升系统的短路比。最后在PSCAD仿真软件中搭建了新能源三场站系统的仿真模型,结合算例的理论计算和仿真结果验证了MGP系统对新能源多场站短路比提升作用,并通过仿真验证了MGP对暂态低电压和暂态过电压的抑制作用。

考虑输电断面限制的风-光-梯级水电站长期优化调度

针对风-光-梯级水电站系统中水电站电量外送因输电断面限制因素产生的严重弃水问题,结合风、光、水时序发电互补及梯级水电站发电、储能双重特性,建立输电断面限制条件下的多能源补偿调节长期优化调度模型.首先分析风电、光伏可再生能源季节性出力,根据风光出力预测值调整梯级水电站运行水位,实现水库储能并转移发电时段,同时采用逐步优化算法与水位廊道约束耦合方法求解以外送发电量最大为目标的调度模型.最后通过算例仿真,验证了本文模型的有效性和可靠性.

新能源柔直汇集系统的分层多目标安全裕度优化

新能源大规模接入和直流电网是未来电网的2个热点。新能源发电交流汇集后接入定电压/频率模式下的电压源型(voltage sourced converter,VSC)换流站,构成新能源孤岛柔直汇集送出系统。相较于纯交流送出模式,该系统的电压支撑由VSC换流站控制策略实现并与新能源交流汇集网络的无功电压控制相协调,可控性更高、适应性更好。然而,新能源的强随机波动性使换流站的安全裕度随工况而急剧变化,其优化控制成为影响系统安全的关键难题。提出"站–网"协调的多目标换流站安全裕度优化方法,以公共耦合点(point of common coupling,PCC)的电压作为层间交换变量,上层进行换流站无功电压安全裕度优化以确定PCC电压值,下层依据PCC电压值进行新能源汇集网络的经济优化,实现了多工况下考虑网损、无功电压安全等多重目标的安全裕度优化控制。最后基于某柔直电网新能源输送系统的仿真,验证了所提策略能够在各种工况下保证平稳的高安全裕度。

新能源多场站短路比定义及指标

随着新能源在电力系统中占比不断增加、接入形式的多样化,局部地区出现了新能源并入弱交流电网的场景,这是出现宽频带振荡、过电压等问题的影响因素之一,因此,亟需提出理论科学、工程实用的新能源接入规模的量化评估指标。该文首先基于短路比的物理本质,提出计及场站间相互影响的新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations short circuit ratio,MRSCR)定义及计算方法,并根据系统阻抗比与短路比间的关联关系,给出针对不同阻抗比范围的计算解析表达式。其次,对新能源多场站临界短路比进行定性分析,并基于典型电网参数计算结果从工程应用的角度提出MRSCR临界指标。最后,依托电力系统分析综合程序(power system analysis synthesis program,PSASP)开发MRSCR计算模块,通过时域仿真算例验证所提出MRSCR对多新能源场站接入系统电压强度表征作用的有效性。

新能源多场站短路比在改善电网电压稳定性中的应用

针对评估新能源多场站短路比可能改善电网电压稳定问题,介绍了新能源多场站短路比的计算原理,以某交、直流混联电网为例进行了新能源多场站短路比计算,应用新能源多场站短路比指标分析了持续的新能源并网对电网电压强度的影响,并确定了电网电压强度的薄弱区域,提出了多种单一规划措施及组合规划措施,分析了各措施对提升新能源多场站短路比的效果。通过比较各措施下电网发生交、直流故障下的母线电压变化曲线,验证了新能源多场站短路比提升效果较好的组合规划措施可以更好地改善电网的电压稳定性。

新能源多场站短路比影响因素分析

新能源在电力系统中的接入占比不断增加,使得局部地区出现了新能源接入弱交流电网的场景,易引发新能源振荡失稳及过电压脱网风险。计及多个新能源场站间相互影响的新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations short circuit ratio,MRSCR)是衡量新能源接入系统电压支撑强度的重要指标。首先,推导了MRSCR的计算公式,结合不同假设条件,给出不同解析表达式;其次,详细分析了影响新能源多场站短路比的因素,包括新能源场站发电功率、节点运行电压、加装调相机等,并对上述因素的影响效果进行理论推导;最后,为进一步验证上述因素对MRSCR的影响情况,依托电力系统分析综合程序(power system analysis synthesis program,PSASP),以宁夏某新能源场站为例进行了仿真分析。仿真结果表明新能源场站发电功率、加装调相机对MRSCR具有显著影响,上述结论对指导高比例新能源接入系统电网运行及新能源场站规划设计具有重要意义。