俞曉吉

摘要：本文對(duì)學(xué)術(shù)界以及工業(yè)界在高滲透率新能源電網(wǎng)規(guī)劃與控制領(lǐng)域的最新研究成果進(jìn)行了全面的分析。

關(guān)鍵詞：高滲透率;新能源;電網(wǎng)規(guī)劃;調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)

引言

為了應(yīng)對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)能源短缺的問(wèn)題以及越來(lái)越嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，近些年來(lái)政府相關(guān)部門(mén)采取一系列積極有效的措施大力發(fā)展一些可再生能源。有關(guān)于風(fēng)電以及光伏等可再生能源的裝機(jī)容量經(jīng)過(guò)多年的努力當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)位居世界第一，裝機(jī)占比已接近20%，成為我國(guó)電力系統(tǒng)在實(shí)際提供電能過(guò)程當(dāng)中的主力電源。不難預(yù)見(jiàn)在不久的未來(lái)，所占比例還將進(jìn)一步增大。預(yù)計(jì)到2040年將會(huì)高達(dá)50%。與此同時(shí)，由于風(fēng)光等可再生能源技術(shù)在實(shí)際產(chǎn)電的過(guò)程當(dāng)中具有相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)的波動(dòng)性以及隨機(jī)性，近些年來(lái)?xiàng)夛L(fēng)棄光的問(wèn)題相對(duì)來(lái)說(shuō)比較嚴(yán)重。這種現(xiàn)象受到我國(guó)政府部門(mén)以及學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注，隨著我國(guó)可再生能源裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，不能預(yù)見(jiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)的運(yùn)行模式以及系統(tǒng)特性將會(huì)產(chǎn)生根本性的轉(zhuǎn)變。在這一過(guò)程當(dāng)中，有許多技術(shù)問(wèn)題有待于人們?nèi)ゲ扇》e極措施對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步解決。具體包括高滲透率新能源背景下電網(wǎng)的規(guī)劃技術(shù)、仿真分析技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)以及保護(hù)技術(shù)等等。

1風(fēng)光火打捆多直流弱送端電網(wǎng)安全穩(wěn)定防御系統(tǒng)

該技術(shù)是由我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)西北分部的一名學(xué)者所提出的，在該技術(shù)實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中需要用到對(duì)多資源廣域協(xié)調(diào)控制和新能源全景監(jiān)控等一系列關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前在我國(guó)電網(wǎng)安全運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，依然存在著感知以及相應(yīng)的控制手段不能夠滿足電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際需求的一系列問(wèn)題。該技術(shù)的防御系統(tǒng)在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)同步穩(wěn)定控制以及頻率控制等一系列關(guān)鍵的功能。通過(guò)實(shí)踐證明，該技術(shù)在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中相應(yīng)的防御系統(tǒng)在電力網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)輸電能的過(guò)程當(dāng)中，能夠有效的應(yīng)對(duì)特高壓直流的故障沖擊。同時(shí)通過(guò)該技術(shù)的合理使用還可以有效地阻斷后續(xù)所發(fā)生的一系列連續(xù)反應(yīng)。該技術(shù)使得我國(guó)西北電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平得到了實(shí)質(zhì)性的提高，也進(jìn)一步指導(dǎo)了風(fēng)光火打捆多直流弱送端電網(wǎng)的控制技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

2綜合多類型措施的頻率緊急協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法

隨著我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中有關(guān)于精益化的要求變得越來(lái)越高，一些有關(guān)于直流緊急功率支援、發(fā)電處理快速升降以及負(fù)荷控制等連續(xù)調(diào)節(jié)類型的控制技術(shù)在我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)日常發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中受到了越來(lái)越多的重視。該技術(shù)在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中，首先現(xiàn)場(chǎng)的工作人員需要保證電網(wǎng)頻率處于安全的范圍之內(nèi)。然后通過(guò)一些協(xié)調(diào)連續(xù)及離散控制的相關(guān)措施進(jìn)一步降低一旦電網(wǎng)發(fā)生故障之后對(duì)其頻率進(jìn)行控制過(guò)程當(dāng)中所需要付出的代價(jià)。該技術(shù)在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中極大的適應(yīng)了我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中精益化頻率穩(wěn)定性控制的嚴(yán)格要求。圖1 為多類頻率控制資源的協(xié)調(diào)配合設(shè)計(jì)。

3連續(xù)潮流模型風(fēng)電接入的電網(wǎng)靜態(tài)電壓安全域計(jì)算新技術(shù)

該技術(shù)在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中，使用連續(xù)潮流模型作為其研究的對(duì)象。與此同時(shí)還在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中進(jìn)一步結(jié)合電壓的一些安全約束條件，通過(guò)這些數(shù)據(jù)的有效利用，進(jìn)一步構(gòu)建出了系統(tǒng)電壓安全裕度指標(biāo)，融合了靈敏度方程以及一些啟發(fā)式算法。

4換流站虛擬頻率控制技術(shù)

該技術(shù)在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中，需要以柔性直流送出工程作為該技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象。隨著我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，大規(guī)模新能源金融性直流送出的出現(xiàn)為解決新能源在實(shí)際并網(wǎng)過(guò)程當(dāng)中所產(chǎn)生的消納現(xiàn)象提供了一種全新的解決思路。然而，如果在電力網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的過(guò)程時(shí)候是屬于不加任何附加控制的情況下，那么在這過(guò)程當(dāng)中新能源的有關(guān)波動(dòng)將會(huì)進(jìn)一步經(jīng)過(guò)柔直全部傳遞到相應(yīng)的受端網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。為了使得新能源在柔直并網(wǎng)過(guò)程當(dāng)中所產(chǎn)生的有功波動(dòng)問(wèn)題得到有效的解決。該技術(shù)在孤島換流站的電壓頻率（VF）控制基礎(chǔ)上采用換流站虛擬頻率控制的一系列有關(guān)的方法和新能源發(fā)電一次調(diào)頻（PFR）控制一起，實(shí)現(xiàn)孤島換流站的功率波動(dòng)自組一組的功能。通過(guò)該技術(shù)的有效使用可以很好的發(fā)揮出孤島換流站功率波動(dòng)的抑制功能。圖2 孤島換流站VF控制。

5基于風(fēng)機(jī)動(dòng)能儲(chǔ)備的VSC-HVDC系統(tǒng)一次調(diào)頻控制技術(shù)

該技術(shù)在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中可以需要以風(fēng)機(jī)動(dòng)能儲(chǔ)備的VSC-HVDC系統(tǒng)作用的正常發(fā)揮，使得位于新能源端的工作人員可以整體參與交流電網(wǎng)的頻率調(diào)整工作。

6風(fēng)電機(jī)組故障后協(xié)調(diào)控制技術(shù)

該技術(shù)在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中，需要以一種改進(jìn)的耗能電阻拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為該技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中的基礎(chǔ)，一旦風(fēng)電機(jī)組發(fā)生故障之后，通過(guò)該協(xié)調(diào)控制策略的合理應(yīng)用，極大的提高了VSC-HVDC風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的故障穿越性能。

7風(fēng)機(jī)參與調(diào)頻的網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制技術(shù)

對(duì)風(fēng)電機(jī)組慣量以及對(duì)其下垂進(jìn)行有效的控制并且進(jìn)一步協(xié)調(diào)優(yōu)化，基于改進(jìn)的粒子群算法對(duì)一系列需要控制的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，從而進(jìn)一步得到風(fēng)機(jī)參與調(diào)頻的網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制策略。

8結(jié)束語(yǔ)

可再生能源的大力發(fā)展有利于解決我國(guó)傳統(tǒng)能源短缺以及環(huán)境污染的問(wèn)題。因此，政府相關(guān)部門(mén)以及學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的相關(guān)人員要持續(xù)加大對(duì)該對(duì)高滲透率新能源電網(wǎng)規(guī)劃以及調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)的研究力度，從而使得我國(guó)能源短缺以及環(huán)境污染的問(wèn)題能夠得到更好的解決。

參考文獻(xiàn)：

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