新能源電網穩(wěn)定性協(xié)調及控制技術

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了新能源電網穩(wěn)定性協(xié)調及控制技術范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：從太陽能、風能等新能源接入后電網可能出現(xiàn)的問題出發(fā)，對電網穩(wěn)定性規(guī)劃設計的總體思路、控制方案及協(xié)調保障措施進行研究，最大限度降低新能源接入對電網性能的影響。

關鍵詞：電網規(guī)劃；新能源接入；穩(wěn)定性；方案

1新能源接入后電網穩(wěn)定性分析

1.1能源結構

進入21世紀以來煤炭資源日益匱乏，過度開采將直接影響生態(tài)平衡和社會可持續(xù)發(fā)展。因此必須在電網建設過程中引入新能源，如風能、太陽能、核能等，將上述能源中的機械能、內能等轉變?yōu)殡娔?，實現(xiàn)清潔發(fā)電、可持續(xù)供電，從根本上改善我國電網經濟效益和生態(tài)效益[1]。調查數(shù)據(jù)顯示：截止到2019年底廣東省電網已開始進行新能源改革，形成了以水電、太陽能、生物質能等于一體的綜合型電網系統(tǒng)。該電網系統(tǒng)中主要以水力發(fā)電為主，太陽能發(fā)電和生物質能發(fā)電為輔，實現(xiàn)了多級分層消納，使電網消納率達到90%以上，為新時期清潔電網建設和發(fā)展奠定了良好的基礎。

1.2穩(wěn)定性分析

頻率波動。新能源大規(guī)模接入后非常容易造成功率缺額，導致電網中出現(xiàn)明顯擾動沖擊，進而引起低頻故障。如水電接入后導致電網機組掉閘、風電接入后引起電網阻尼震蕩等，這些均會影響電網的穩(wěn)定性。此外新能源接入后還可能引發(fā)功率過剩，造成電壓、功率等超出設定閾值[2]。長此以往超負荷運行必將引起設備性能受到影響，進而造成電網擾動。尤其是在光伏發(fā)電過程中，我國電網現(xiàn)階段電網一般調頻能力較弱，一旦光能接入則非常容易引起發(fā)電機組調頻壓力驟增造成的高頻故障，從而造成電網安全系數(shù)大打折扣。孤島問題。新能源接入電網時非常容易出現(xiàn)由電網運行故障導致的孤島問題，在規(guī)劃設計過程中需全面重視。傳統(tǒng)電網運行過程中出現(xiàn)故障后往往可以實現(xiàn)二次重合，但新能源接入后電網故障則大多會造成電網電壓波動，進而導致斷路器切斷保護，此時系統(tǒng)斷電形成孤島[3]。如在風電機組設置的過程中大多不具備低壓穿越能力，一旦出現(xiàn)電壓故障，將直接導致風電機組脫網，嚴重影響了電網運行的安全效益。

2新能源接入后電網穩(wěn)定性協(xié)調及控制方案

2.1總體思路

新時期電網規(guī)劃過程中應從能源結構、穩(wěn)定性影響等方面出發(fā)，在安全可靠、均衡協(xié)調、適度超前原則基礎上設置好穩(wěn)定性協(xié)調和控制方案，從根本上提升新能源接入后電網強度和消納能力，使電網安全穩(wěn)定運行。基于新能源的電網規(guī)劃設計思路主要從兩大方面考量：電網性能。預測性、全面性、可靠性、安全性、穩(wěn)定性、靈活性；電網效率。新能源和其他裝置接入、區(qū)外來電的接入、節(jié)能調度、調峰電價、電源分布與配套措施。其中電網性能的分析過程中應從預測性、全面性、穩(wěn)定性等指標出發(fā)，確定新能源接入后的電網運行狀態(tài)，分析電網是否能夠滿足安全穩(wěn)定指標需求；經濟效益。從電網運行效益和社會效益出發(fā)，合理選擇新能源接入裝置，設置合理電網規(guī)劃方案，保證新能源接入后的節(jié)能調度、調峰消納等，使系統(tǒng)能夠可靠穩(wěn)定供電。

2.2規(guī)劃方案

2.2.1建立堅強新型電網為保證新能源順利接入，在電網發(fā)展過程中應加大基礎設施建設，有效解決電網老舊、薄弱問題[4]。尤其是在環(huán)網骨架規(guī)劃設計過程中，應依照新能源接入預測規(guī)模合理增加電網回路，形成星型環(huán)網，保證電網能夠安全、穩(wěn)定輸送。如廣東省某地區(qū)電網改造過程中就可依照區(qū)域風電接入現(xiàn)狀，在風電機組運行需求和風電接入規(guī)?；A上合理預測功率變化情況，確定電網長期運行狀態(tài)，形成準確電網結構性能和消納能力評估報告。相關單位根據(jù)上述報告對電網風電機組進行協(xié)調和優(yōu)化，調整傳統(tǒng)電網架構，形成適應風電接入的新型電網體系，從而使電網安全保障能力全面改善，做好新能源接入的基礎保障。

2.2.2合理規(guī)劃功能模塊新能源接入后電網系統(tǒng)將發(fā)生明顯轉變，尤其是在功能模塊上，應根據(jù)風能、太陽能等差異形成合理的有功控制和無功控制體系，最大限度降低頻率波動對電網的影響，使其處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)，一般友好型新能源電網應包括五大功能模塊：有功控制：自動控制有功功率變化率；自動接收調度部門指令、具有按照調度下發(fā)出力曲線調整有功出力功能；自動計算電場最大發(fā)電能力。無功控制：自動控制電場電壓及功率因數(shù)；自動接收調度指令并按照要求調整電場出口無功功率或并網點電壓；在線監(jiān)測：監(jiān)測電場諧波電壓、諧波電流、閃變、電壓波動等電能質量參數(shù)；可實現(xiàn)主站通信；響應主站下發(fā)的各項指令；子站具備自動生成在線監(jiān)測數(shù)據(jù)報告；自動將測試數(shù)據(jù)上傳至電網公司主站。功率預測：能夠對電場有功功率實現(xiàn)日前和超短期預測；與調度部門具有通信功能，定時上報預測結果；具有自動接收氣象數(shù)據(jù)功能。穿越保護：具備低壓穿越、低頻穿越和有功功率恢復功能等。

2.2.3開展智能協(xié)調控制隨著智能電網建設的不斷深入，在新能源接入過程中也可借助智能控制系統(tǒng)完成協(xié)調優(yōu)化，即在實時監(jiān)測、分析決策、智能投切等基礎上完成能源接入后的負荷調整、功率調整等，消除電網孤島對區(qū)域輸配電的影響。主站設計?；陔娋W穩(wěn)定性的智能控制系統(tǒng)主站應包括通信功能、數(shù)據(jù)處理功能、專家分析決策功能等[5]。要能夠將前端采集到的新能源接入后電網各項數(shù)值（包括電網參數(shù)、性能參數(shù)、運行參數(shù)等）全面整合，通過數(shù)據(jù)分析和專家決策快速確定新能源接入后電網的穩(wěn)定性，根據(jù)間隔電壓、頻率變化、功率情況等形成控制指令。一旦出現(xiàn)孤島問題，及時投切保護，保證電網可靠供電。子站設置。該部分設計的過程中要設置與主站的通信裝置、數(shù)據(jù)采集裝置等。應根據(jù)電網情況采集智能電表、干擾監(jiān)測裝置、頻率檢測裝置等數(shù)據(jù)，將其通過GPRS、載波、5G網等傳輸?shù)缴衔粰C系統(tǒng)中，借助HDLC協(xié)議順利通信，為新能源接入后電網運行管理提供可靠數(shù)據(jù)支撐。與此同時，子站中還需設置智能投切裝置、智能保護裝置等，如聯(lián)動開關、斷路器等，根據(jù)主站發(fā)出的各項決策指令執(zhí)行相應投切保護動作。

2.2.4實現(xiàn)電網效益優(yōu)化新能源接入后應根據(jù)電網穩(wěn)定性需求設置合理的調峰方案，形成不同層次出力系統(tǒng)，全面提升新能源的應用效益。一般調峰過程中可將火電、水電等新能源發(fā)電作為基荷，將熱電作為腰荷，在實際供需基礎上適當增加基荷出力率，減少傳統(tǒng)熱能發(fā)電能源損耗。與此同時，調峰過程中還需要做好多能源輸入下的補償機制，深入挖掘調峰潛力。綜上，新能源接入會造成電網電壓、電網功率等出現(xiàn)明顯波動，部分情況下甚至會引起變頻或干擾問題，導致電網的安全性和穩(wěn)定性受到影響。為解決上述問題，電網規(guī)劃設計中應把握好電網性能和效益指標兩部分內容，在該基礎上加強電網基礎建設，設置好功能模塊和協(xié)調控制系統(tǒng)，從根本上改善電網新能源消納能力，全面推動我國新能源電網的建設和發(fā)展進程。

參考文獻

[1]洪紹云,程浩忠,等.輸電網擴展優(yōu)化規(guī)劃研究綜述[J].電網技術,2016,10.

[2]羅金山,劉滌塵,等.新能源接入經濟性評估方法研究[J].陜西電力,2016,10.

[3]李常信,常福剛,等.東北電網應對大規(guī)模新能源接入運行管理機制研究[J].東北電力技術,2014,11.

[4]穆永錚,魯宗相,等.基于可靠性均衡優(yōu)化的含風電電網協(xié)調規(guī)劃[J].電網技術,2015,1.

[5]王立永,劉慧珍,等.北京電網新能源接入規(guī)劃的策略分析[J].中國電力企業(yè)管理,2015,5.

作者：房賢輝 單位：廣東電網有限責任公司梅州供電局