计及风光超短期预测的电网紧急控制技术

摘要

随着交直流混合电网的快速发展以及风电光伏等新能源规模的不断扩大，现代电网的形态日益复杂，运行方式发生了较大的变化，传统的离线辅助决策已经难以为电网提供一定的技术支撑。同时，风电、光伏等新能源的随机波动性也会给电网的安全稳定带来较大的挑战，甚至会造成大量的新能源脱网，从而造成不必要的经济损失。 本文从电力系统安全稳定在线辅助决策的角度进行考虑，以风光超短期预测的风光火协调优化运行为基础，研究大规模风电场并网系统无功电压紧急控制策略和含风电的电源外送系统暂态功角紧急控制辅助决策，进而提出一种计及风光超短期预测的电网紧急控制技术。本文的主要工作有： (1)基于风光功率预测信息和实测的风光功率确定紧急控制措施空间，以风光输出功率最大为目标，对常规机组进行优先控制，建立了常规机组和风光之间的协调优化模型,并根据风光超短期预测的输出功率信息，对风电和光电机组进行动态分群，确定各个趋势群的主动控制策略； (2)从动态无功补偿装置SVC和SVG、并联滤波电容支路、可控高抗以及风电切除、负荷切除角度，提出了大规模风电场并网系统无功电压紧急控制策略。首先分析了动态无功补偿装置SVC和SVG的基本原理，并研究了两者在相同无功容量下的动态电压响应特性；其次提出了电压跌落严重情况下的附加SVC闭锁控制以及电气距离较近的SVC、SVG协调控制，实现制电压恢复过程的电压过冲抑制；最后分析了无功补偿装置动作时序对电压的影响，提出了风电场故障下的时序优化紧急控制措施。 (3)提出一种综合考虑含风电的电源外送系统故障下功角失稳、线路过载、阻尼比过低等紧急状况的系统尽快恢复稳定运行的切机策略。首先基于功角稳定的暂态能量函数法，提出一种计算火电切机量的实用计算方法；其次分析了风电机组比例不断增大情况下系统阻尼比的变化特性以及对应的暂态能量变化特性；最后考虑到外送主线路仍然过载以及风电渗透率过高对暂态切机策略的影响，提出切除必要的同步发电机之外，应当同时切除一部分风电输出功率的紧急控制策略。 基于标准测试系统以及实际的风电并网系统算例验证了上述算法的可行性和实用性。文中所提的分析方法及技术手段在促进新能源发展，提高新能源电网运行经济性和安全性具有重要的指导意义。同时，可为实际工程的运行提供可行的在线安全稳定紧急辅助决策。

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摘 要

ABSTRACT

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第一章 绪言

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 风光超短期预测技术

1.2.2 大规模连锁故障传播机理

1.2.3 风电场并网的无功电压特性

1.2.4 风电外送系统暂态切机研究

1.3 本文主要研究内容

第二章 基于风光超短期预测的风光火协调优化

2.1 基于风光超短期预测的风光火协调优化策略

2.1.1风光输出功率的紧急控制措施空间

2.1.2 基于风光超短期预测的风光火协调优化方法

2.2 基于超短期预测的风光有功功率调节方法

2.2.1 风电机组动态分群

2.2.2 风电机群有功调节能力分析

2.2.3 算例分析

2.3 本章小结

第三章 大规模风电场并网系统无功电压紧急控制策略

3.1 大规模风电场动态无功补偿装置原理

3.1.1 SVC基本原理

3.1.2 SVG基本原理

3.2 不同无功补偿装置对动态电压影响特性

3.2.1风电机组模型与控制

3.2.2无功补偿装置动作下的电压动态响应特性

3.3风电并网系统无功电压紧急控制策略

3.3.1附加SVC闭锁控制

3.3.2多无功补偿装置协调控制

3.3.3算例分析

3.4 本章小结

第四章 含风电的电源外送系统暂态功角紧急控制辅助决策

4.1. 火电切机量的计算

4.2 风电机组对电网阻尼比的影响

4.2.1火电输出功率保持恒定

4.2.2系统总输出功率保持不变

4.2.3阻尼比变化特性

4.3 切机策略的制定

4.4 算例分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致 谢

参考文献