中国电科院张鑫等:含高比例可再生能源的交直流混联电网规划方法
发布时间:2021-08-05
含高比例可再生能源的交直流混联电网规划方法
张鑫,李媛媛,吉平
(中国电力科学研究院有限公司)
文章导读
大力发展新能源电力是中国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要支撑,但规模化可再生能源的集中并网和特高压直流工程的投产将显著影响送端电网的安全稳定特性。本文在分析可再生能源、特高压直流与弱送端交流电网相互影响的基础上,提出了集可再生能源发电特性研究、特高压直流外送功率和落点选择、交流电网构建方案、典型方式建立、安全稳定评估为一体的交直流混联电网实用规划方法,保障了送端电网的安全可靠运行。
主要结论
规模化新能源集中并网和特高压直流接入后,送端电网常规电源开机受限,电源结构发生重大变化,送端弱交流电网的主要安全稳定特性包括:调频能力下降、电压稳定问题突出、调峰压力增大、交流故障诱发直流系统持续换相失败进而闭锁等4个方面。
提出集可再生能源发电特性研究、特高压直流外送方案、特高压直流落点选择、交流电网构建方案、典型方式建立、安全稳定评估为一体的交直流混联电网实用规划方法,明确特高压直流馈入后含高比例可再生能源的弱送端电网规划工作中应该关注的问题,为保证特高压直流工程投产后特高压直流和送端电网的安全稳定运行提供了技术指导。
内容摘要
新能源基地和直流工程的建设使得送端电网电力电子化特征凸显,电网稳定形态更加复杂,迫切需要建立系统化的分析方法。
01 实用规划流程

⬆ 图1 含高比例可再生能源的交直流混联电网实用规划流程
02 规划所涉及的关键环节
1)新能源发电特性研究。采用概率统计分析方法,依据历史气象数据及新能源出力数据,分析各类新能源的发电特性及出力互补性、新能源出力与负荷特性的匹配性。

⬆ 图2 青海多能互补运行原理图
2)特高压直流外送方案。根据网内常规电源及新能源规划,考虑送端电源发电出力与受端负荷的季节特征、月度匹配性,拟定直流外送曲线。

⬆ 图3 规划年内青海特高压直流外送曲线
3)特高压直流落点选择。通常基于电力电量平衡分析,根据地区电网有功缺额,初步选定特高压直流落点的站点范围,进而按照备选落点的有效短路比进行排序,并结合安全性、经济性评估结果确定直流落点。
4)送端交流网架构建。构建送端交流网架规划方案、建立典型研究方式,进行系统安全稳定评估明确薄弱环节,再对交流网架构建方案进行调整及后评估。
5)规划方案优选方法。以系统建设运行成本和弃风弃光水平最小为目标,优选出送端电网网架规划方案,最大限度利用可再生能源,减少系统建设运行成本,并保证直流通道的高利用率。
本文引文信息
张鑫,李媛媛,吉平. 含高比例可再生能源的交直流混联电网规划方法[J]. 全球能源互联网,2021,4(4):372-381.
ZHANG Xin, LI Yuanyuan, JI Ping. A planning approach for AC/DC hybrid power grid with high proportion of renewable energy[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2021, 4(4): 372-381(in Chinese).
研究团队
中国电力科学研究院电力系统研究所主要从事包括电力系统仿真与分析技术、电网安全稳定控制技术、电力系统规划、电力系统过电压及电磁暂态等方面的研究,在电力系统仿真建模和软件开发、电力系统仿真分析及系统调试等技术领域处于行业主导地位。
研究团队作为交直流电网系统保护科技攻关团队的核心成员,在特高压交直流混合电网大扰动受扰行为机理、规模化新能源并网系统多形态稳定机理、多源共存交直流混联系统交互作用机制等方面取得了一系列研究成果,先后参与了青豫、昭沂、张北多项特高压交直流输电工程的安全稳定分析工作。研究小组目前有教授级高级工程师2名,高级工程师3名,博士研究生1名,硕士研究生2名。
作者简介

张鑫
教授级高工,博士
主要研究方向为电力系统安全稳定分析、电力系统规划、直流输电技术等
E-mail:
zxin@ epri.sgcc.com.cn


李媛媛
高级工程师,硕士
主要研究方向为电力系统安全稳定分析、电力系统规划、直流输电技术等
E-mail:
liyuanyuan2010@epri.sgcc.com.cn


吉平
高级工程师,博士
主要研究方向为电力系统安全稳定分析、电力系统规划、直流输电技术等
E-mail:
jiping@epri.sgcc.com.cn
编辑:张鹏
审核:周舟
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