Transmission line fault-cause identification method for large-scale new energy grid connection scenarios

The accurate fault-cause identification for overhead transmission lines supports the operation and maintenance personnel in formulating targeted maintenance strategies and shortening the time of inspecting faulty lines.With the goal of achieving“carbon peak and carbon neutrality”,the schemes for clean energy generation have rapidly developed.Moreover,new energy-consuming equipment has been widely connected to the power grid,and the operating characteristics of the power system have significantly changed.Consequently,these have impacted traditional fault identification methods.Based on the time-frequency characteristics of the fault waveform,new energy-related parameters,and deep learning model,this study proposes a fault identification method suitable for scenarios where a high proportion of new energy is connected to the power grid.Ten parameters related to the causes of transmission line fault and new energy connection scenarios are selected as model characteristic parameters.Further,a fault identification model based on adaptive deep belief networks was constructed,and its effect was verified by field data.

高比例新能源送端系统暂态电压运行风险分析

针对交、直流故障下的高比例新能源送端系统暂态电压演化传播机理及运行风险尚不明晰的问题,首先,基于交直流系统间的无功电压交互作用机理分析,明确了交、直流系统故障下的暂态电压特性及主导影响因素,阐明了高比例新能源送端系统电力电子设备主导的暂态电压演化传播路径。其次,从“交直流故障强耦合作用持续加强,暂态无功功率成分复杂”、“新能源比例不断提升,暂态电压问题凸显”及“故障承载与调节能力下降,连锁脱网风险增大”三方面系统地阐述了暂态电压运行风险。然后,基于DIgSILENT/PowerFactory建立了实际高比例新能源多直流外送系统仿真模型,不同新能源占比、不同故障工况下的仿真结果验证了暂态电压运行风险分析的正确性。最后,从增强耦合运行特性机理认识、提升新能源涉网性能、增加多尺度协同控制策略、加强交流网架结构等方面提出了应对暂态电压运行风险的技术展望。

计及新能源利用率的“双高”送端电网电化学储能优化配置研究

随着以光伏、风电为代表的可再生能源占比的提升,由于新能源出力的波动性、随机性等特性产生弃风、弃光现象。提出了一种计及新能源利用率的“双高”送端电网电化学储能优化配置模型,采用新能源波动率指标进行储能选址,并采用跟踪中心轨迹内点法对储能容量进行求解。最后基于张北地区历史出力数据进行仿真,确定了不同新能源利用率及不同充放电时间所需的最小储能,最后绘制出新能源利用率与储能容量的关系图。研究表明,该优化模型可以提高含高比例新能源送端电网的新能源利用率,为大规模储能投入电力系统奠定了基础。

送端电网新能源承载能力研究

随着“碳达峰、碳中和”及构建以新能源为主体的新型电力系统战略目标的提出,国家将大力促进新能源的发展,西北部地区作为国家重要能源基地和“西电东送”重要送电端电网,“双高三低”特性明显,其新能源承载能力的研究显得尤为重要。针对送端电网,提出一种考虑多种影响因素的新能源承载能力综合评估方法,依托综合仿真试验研究系统,统筹考虑常规机组开机水平、调峰能力(旋转备用容量)、负荷水平、断面潮流及新能源消纳优先级等实际运行因素,在满足电网安全稳定约束、电力平衡约束条件下,利用时域仿真法求得新能源承载能力,实现多种影响因素的解耦分析。通过对比论证,提出制约送端电网新能源承载能力的主要影响因素及对应承载规模,并提出新能源承载能力提升措施。

送端电网省份开展需求响应的现状分析及建议

送端电网省份一方面需要平衡其内部高速增长的负荷和新能源,另一方面还要满足向外输电的需求。因此,送端电网调节能力的不足使得送、受两端电网的运行经济性和稳定性都受到了挑战。电力需求响应是提高电力系统调节能力的重要手段,能够有效削峰填谷和缓解电力供应紧张。目前我国需求响应工作已经在许多电网受端地区开展,但是我国开展需求响应的送端电网省份还较少。针对上述问题从负荷高速增长、高比例新能源接入、存在电力供应紧张风险和省间电力传输及交易4个方面入手,分析送端电网省份面临的部分问题,探讨开展需求响应的意义和必要性。此外,从市场配套机制发展路径、构建需求响应方案和制定需求响应预案机制3个方面提出一些建议,为送端电网省份需求响应的开展提供借鉴和参考。

基于LCC法的海上新能源送出系统冗余配置研究

海上新能源场区建设投资大,尤其是送出系统部分,还存在设备故障率高及运维不变等问题。本文提出了几种不同送出系统冗余配置及海缆选型方案,以寻求建设运营成本与发电可靠性之间的平衡。最后以江苏盐城某海上风电场为计算案例,基于LCC理论建立送出海缆与海上升压站主变压器的成本数学模型,并对模型进行分解计算。对比各方案中送出系统的全寿命周期成本,并对关健因素进行灵敏度分析,得出最优配置方案,为海上风电送出系统冗余配置方案提供了选择依据。

计及送受端新能源和负荷相关性高压直流功率修正方法

近年来,中国高压直流输电技术的快速发展,为中国跨区消纳新能源电力提供了有效手段。在研究新能源出力特性基础上,基于相关系数法研究了高压直流送端电网新能源和受端电网负荷之间的相关性,在保证直流联络线日交易电量不变的前提下,建立了直流有功功率修正量数学模型,考虑了直流功率调整的各种约束条件,提出计及送受端新能源和负荷相关性的高压直流功率修正方法,以促进新能源消纳并提高直流输电通道利用率。并基于某在运跨区高压直流送受端电网的实际调度运行数据开展算例分析,验证所提方法的有效性。

特高压直流送端系统的运行约束及新能源消纳挑战研究

针对特高压直流工程投运后电网特性的变化,分析了电力系统安全、经济运行面临的挑战及可采取的对策。首先在简要介绍直流系统故障的基础上,分别针对有功回退引起的暂态功角稳定问题与无功冗余造成的暂态过电压问题进行了理论分析,并根据陕西电网仿真计算结果进一步说明直流投运后对运行灵活性的制约。然后分析了运行灵活性下降对新能源消纳造成的影响,讨论了提高新能源消纳能力的对策。最后对所讨论问题进行归纳总结,并提出了未来工作与研究的展望。

提升新能源渗透率的风光火联合直流外送方法

特高压直流风光火联合外送中,风电、光伏出力具有一定的不确定性,需配备足量火电平抑其波动。以提高联合外送新能源占比、降低火电出力为目标,建立风光火联合直流外送经济调度模型,在保证直流安全运行的原则下,分析风电、光伏爬坡特性,优化配置其配套的最小火电机组容量。采用CPLEX求解所提出的特高压直流送端系统日前经济调度模型与火电容量优化配置模型,在春分、夏至、秋分、冬至4个典型日内,所提出的优化运行方式与传统直流定功率运行方式相比,风电、光伏利用率分别提高13.37%、6.16%、4.97%、17.85%,直流外送功率中火电机组出力占比分别降低12.67%、2.29%、2.09%、14.24%,总经济成本分别降低12.1万元、8.9万元、6.3万元、15.9万元。计算结果表明,所提出的风光火联合外送运行方式可有效提高新能源出力占比,降低送端电网的经济成本。

直流扰动对含新能源的交直流电网送端系统的影响

由于能源需求的不断发展,新能源发电技术正逐步取代传统能源发电,但新能源发电具有间歇性、波动性等特点,因此,高压直流输电逐渐成为解决新能源并网的重要技术手段。纵观近年来国内外现已开展的直流参与电网稳定控制的相关研究,大多单独考虑直流或新能源,缺乏对含新能源的交直流电网直流扰动对电网送端影响的探究。因此,归纳含新能源系统的特点,并分析直流扰动对常规能源系统的影响,在此基础上研究直流扰动对含新能源的交直流电网送端系统的影响。

集群新能源经柔直孤岛送出换流站的功率越限控制研究

张北地区大规模新能源发电经柔直换流站孤岛送出系统中,送端换流站容量小于纯新能源电源总容量。为确保换流站功率波动不会短时越限,文中设计了功率越限快速控制系统,包括功率越限回降控制系统和紧急虚拟频率控制系统,对换流站功率越限进行有效预控,确保换流站安全。首先,对张北地区新能源发电的运行数据进行分析,得出张北地区新能源有功短时波动特性,通过概率统计确定在某一时间尺度内发生的最大波动速率,为系统参数设计提供支撑。然后,详细介绍功率越限回降控制系统结构、对新能源功率预控控制过程、关键参数整定原则及回降功率的新能源执行站调用原则等。紧急虚拟频率控制系统作为功率越限回降控制系统在通信中断时的备用。最后,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台搭建了换流站主站以及执行站控制器的仿真模型进行验证。

储能技术在送端电网中促进新能源消纳的容量需求研究

储能技术在社会资源传输结构中的应用,解决了送端电网中新能源消纳的容量调控问题。为此,本文在储能技术概述之上,通过超导、储能空间调节等策略,对储能技术在送端电网中促进新能源消纳的容量需求进行解析,以达到明晰技术要点,提升电力资源应用效率的目的。

大型新能源基地汇集工程合理送出需求研究

大型新能源基地汇集工程配套建设的输变电容量,一般是按照新能源装机同等容量或略大于新能源装机容量进行配置。考虑到新能源出力具有间歇性、波动性和能量密度低的特点,传统的汇集工程容量配置方法可能造成电网投资的浪费。以新能源基地整体的度电成本最低为目标,根据新能源实际出力特性,考虑发电企业和电网企业整体效益最大化,对大型新能源基地汇集工程各电压等级的合理送出需求进行了研究。对西北地区两种新能源基地汇集场景的送出需求研究表明,所提方法可有效节省电网投资,降低大型新能源基地整体度电成本,且风光互补汇集站的最优送出容量显著小于纯风电/纯光伏汇集站。该研究结果可为后续大型新能源基地的汇集工程容量选取提供参考。