俞曉吉

摘要：本文對學術界以及工業(yè)界在高滲透率新能源電網(wǎng)規(guī)劃與控制領域的最新研究成果進行了全面的分析。

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

引言

為了應對我國傳統(tǒng)能源短缺的問題以及越來越嚴重的環(huán)境污染問題，近些年來政府相關部門采取一系列積極有效的措施大力發(fā)展一些可再生能源。有關于風電以及光伏等可再生能源的裝機容量經(jīng)過多年的努力當前我國已經(jīng)位居世界第一，裝機占比已接近20%，成為我國電力系統(tǒng)在實際提供電能過程當中的主力電源。不難預見在不久的未來，所占比例還將進一步增大。預計到2040年將會高達50%。與此同時，由于風光等可再生能源技術在實際產(chǎn)電的過程當中具有相對來說比較強的波動性以及隨機性，近些年來棄風棄光的問題相對來說比較嚴重。這種現(xiàn)象受到我國政府部門以及學術界和工業(yè)界的高度關注，隨著我國可再生能源裝機規(guī)模的不斷擴大，不能預見傳統(tǒng)電網(wǎng)的運行模式以及系統(tǒng)特性將會產(chǎn)生根本性的轉(zhuǎn)變。在這一過程當中，有許多技術問題有待于人們?nèi)ゲ扇》e極措施對其進行進一步解決。具體包括高滲透率新能源背景下電網(wǎng)的規(guī)劃技術、仿真分析技術、協(xié)調(diào)控制技術以及保護技術等等。

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

該技術是由我國國家電網(wǎng)西北分部的一名學者所提出的，在該技術實際使用的過程當中需要用到對多資源廣域協(xié)調(diào)控制和新能源全景監(jiān)控等一系列關鍵技術。當前在我國電網(wǎng)安全運行的過程當中，依然存在著感知以及相應的控制手段不能夠滿足電網(wǎng)運行的實際需求的一系列問題。該技術的防御系統(tǒng)在實際使用的過程當中可以有效的實現(xiàn)對電力網(wǎng)絡同步穩(wěn)定控制以及頻率控制等一系列關鍵的功能。通過實踐證明，該技術在實際使用的過程當中相應的防御系統(tǒng)在電力網(wǎng)絡實際運輸電能的過程當中，能夠有效的應對特高壓直流的故障沖擊。同時通過該技術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。該技術使得我國西北電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平得到了實質(zhì)性的提高，也進一步指導了風光火打捆多直流弱送端電網(wǎng)的控制技術進一步發(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

隨著我國電力網(wǎng)絡在運行過程當中有關于精益化的要求變得越來越高，一些有關于直流緊急功率支援、發(fā)電處理快速升降以及負荷控制等連續(xù)調(diào)節(jié)類型的控制技術在我國國家電網(wǎng)日常發(fā)展的過程當中受到了越來越多的重視。該技術在實際使用的過程當中，首先現(xiàn)場的工作人員需要保證電網(wǎng)頻率處于安全的范圍之內(nèi)。然后通過一些協(xié)調(diào)連續(xù)及離散控制的相關措施進一步降低一旦電網(wǎng)發(fā)生故障之后對其頻率進行控制過程當中所需要付出的代價。該技術在實際使用的過程當中極大的適應了我國電力網(wǎng)絡在實際運行過程當中精益化頻率穩(wěn)定性控制的嚴格要求。圖1 為多類頻率控制資源的協(xié)調(diào)配合設計。

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

該技術在實際使用的過程當中，使用連續(xù)潮流模型作為其研究的對象。與此同時還在實際使用的過程當中進一步結(jié)合電壓的一些安全約束條件，通過這些數(shù)據(jù)的有效利用，進一步構(gòu)建出了系統(tǒng)電壓安全裕度指標，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

該技術在實際使用的過程當中，需要以柔性直流送出工程作為該技術的應用對象。隨著我國國家電網(wǎng)的進一步發(fā)展，大規(guī)模新能源金融性直流送出的出現(xiàn)為解決新能源在實際并網(wǎng)過程當中所產(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)絡正常運行的過程時候是屬于不加任何附加控制的情況下，那么在這過程當中新能源的有關波動將會進一步經(jīng)過柔直全部傳遞到相應的受端網(wǎng)絡當中。為了使得新能源在柔直并網(wǎng)過程當中所產(chǎn)生的有功波動問題得到有效的解決。該技術在孤島換流站的電壓頻率（VF）控制基礎上采用換流站虛擬頻率控制的一系列有關的方法和新能源發(fā)電一次調(diào)頻（PFR）控制一起，實現(xiàn)孤島換流站的功率波動自組一組的功能。通過該技術的有效使用可以很好的發(fā)揮出孤島換流站功率波動的抑制功能。圖2 孤島換流站VF控制。

5基于風機動能儲備的VSC-HVDC系統(tǒng)一次調(diào)頻控制技術

該技術在實際使用的過程當中可以需要以風機動能儲備的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風電機組故障后協(xié)調(diào)控制技術

該技術在實際使用的過程當中，需要以一種改進的耗能電阻拓撲結(jié)構(gòu)作為該技術在實際使用過程當中的基礎，一旦風電機組發(fā)生故障之后，通過該協(xié)調(diào)控制策略的合理應用，極大的提高了VSC-HVDC風電并網(wǎng)系統(tǒng)的故障穿越性能。

7風機參與調(diào)頻的網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制技術

對風電機組慣量以及對其下垂進行有效的控制并且進一步協(xié)調(diào)優(yōu)化，基于改進的粒子群算法對一系列需要控制的參數(shù)進行適當?shù)膬?yōu)化，從而進一步得到風機參與調(diào)頻的網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制策略。

8結(jié)束語

可再生能源的大力發(fā)展有利于解決我國傳統(tǒng)能源短缺以及環(huán)境污染的問題。因此，政府相關部門以及學術界、工業(yè)界的相關人員要持續(xù)加大對該對高滲透率新能源電網(wǎng)規(guī)劃以及調(diào)控關鍵技術的研究力度，從而使得我國能源短缺以及環(huán)境污染的問題能夠得到更好的解決。

參考文獻：

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