大规模新能源接入下的互联电网联络线功率和频率控制策略分析

吴丽红　邹文

摘 要：在将新能源大规模接入到电网系统的过程中，主要需面对新能源基地所在区域的负荷水平偏低，以及新能源集中并网规模的扩大对电网冲击增强这两个方面的技术性难题。此两方面的技术性难题现已成为阻碍我国应用新能源发电的重要原因，因此，展开适宜于新能源消纳的调度模式以及电网运行控制方式研究意义重大。该文简要分析了新能源并网对电网运行控制所带来的影响，而后提出了一些互联电网联络线功率和频率控制策略，旨在为相关同行提供一些有价值的参考。

关键词：新能源 互联电网 联络线 功率控制 频率控制

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0073-02

随着当今我国社会经济的高速化发展，全社会的能源需求量与日俱增，能源供应紧张与生态环境污染问题日渐加重，这也导致我国的国民经济持续、稳定发展受到了一定程度的负面影响，节能减排现已成为我国最为重要的一项发展战略。基于这一背景之下，大力开展有关可再生清洁能源的研究工作意义重大。但在将太阳能、风能、潮汐能等各种新型能源并入到电力系统的过程中面临着巨大的困难挑战。为解决这一问题，该次研究将就大规模新能源接入下的互联电网联络线功率和频率控制策略展开深入探究工作。

1 概述

在新能源并网规模不断扩大的当下，就需要针对新能源所控制的目标展开具体分析，例如，光伏发电站、风力发电厂的运行特点对于电网所造成的影响。鉴于风力发电与光伏发电等新型发电方式在调节特性系数与一般的传统能源机组存在明显的差异性，因而需要针对其有功调节特性展开具体研究，以便能够更加确切地分析新能源并网对于电网调频所造成的不利影响。

2 新能源并网对电网运行控制的影响

鉴于新能源本身所具备的随机特点以及可控制性相对较差，在将之大规模集中投入运营之后便会导致电网调峰调频、联络线控制、系统暂态稳定等均会面临着一定程度的影响，使得电力系统的稳定运行面临新的困境。

2.1 系統调峰难度巨大

完全不同类型的新型能源，其功率波动和用电负荷波动的变化趋势有着显著性的差异特点。风力发电还具备有一定的“反调峰”特征，功率波动和用电负荷波动变化趋势呈反方向同时变化的速率也相对较大，由此也便会导致电网等效峰谷差持续加剧，系统负荷特性将持续恶化，全网调峰区间也将增大，因而便要能够在全网当中一致留出完全足够的正、负向旋转存储容量；光伏还具备有“正调峰”的特点，在出力高峰区间，传统能源要求开展深度调峰，以便能够给予光伏电量消纳创造有力条件，由此也将导致全网调节存储备用受到干扰。

2.2 系统频率与联络线调控难度增大

风力发电方式最为显著的一项特征即为能量大、变化速率大、时空分布较不稳定，因而在实际运行过程当中便时常会表现出功率瞬时突变特性。由当前已经并入电网当中风电机运行特性来分析，风力发电厂出力时常会在短短几分钟内便会出现极为明显的功率波动，致使系统频率产生突变，联络线功率也将出现巨大偏差。光伏的短时功率变化以及周期性的峰谷改变，会导致电网有功不平衡量调控需求扩大，特别是光伏出力显著升高以及有功大幅波动区段，在开展电网频率调控时难度大大增加。

3 互联电网联络线功率和频率控制策略

3.1 互联电网控制模式

依据对于机组调取应用的形式具体可将互联电网控制模式分成区域直接调用、区域分级调用、子区域分散调用三种。从整体上来看，可大致将其归纳为：集中式、分层式与分散式三种类型。

（1）集中式。

对全网有功备用容量需求以及自动发电量控制由调度中心统一计算处理，同时采用计划安排与市场配置相结合的方式来将备用容量下发至各发电机组，在具体运行之时，全网选用FFC控制策略，通过调度中心统一进行计算并直接下达控制命令将机组有功出力控制起来，届时，调度中心与自动发电量控制机组间可实现直接通信。

（2）分层式。

在具体运行过程之时，全网均应用FFC控制策略。调度中心依据有功功率以及可控资源特性与其分布状况对于每一处区域所与之相对的出力调节量予以计算出力，同时通过指令值的方式将其发送到各子区域调度中心，而后再由子区域调度中心来针对区域内的机组实现控制，也就是调度中心可利用通过发、等值机法这两类形式来实现对自动发电量机组的调取应用。

（3）分散式。

通过子区域依据实际情况选取控制方式来获得有功功率控制资源，同时针对所管辖区域的发电机组采取自动发电备用容量调配。在具体运营之时，子区域可选择应用FTC或者TBC的控制形式。

3.2 功率控制策略

在进行功率调整时，交流电网内的自动发电量控制不仅要对区域当中的发电-负荷达到平衡效应，同时还要求能够有效处理随时都在发生改变的直流线路功率。假定受端电网为支援侧，那么相较于受端电网而言，在忽略其余交流联络线，进行直流功率调整之时变化量分摊形式如图1所示。

在图1当中，△PDC代表直流功率变化量，△PG代表机组出力偏差，△Pd代表机组出力调节整体需求量。在图1当中整体控制思路即为对直流功率变化量与机组出力偏差，通过比例-积分环节来求出功率调节的整体需求量，同时将之再分配到各调频机组，利用不同机组间的增减出力来一起协助消除直流波动。

3.3 频率控制策略

在电力系统当中其频率控制有针对频率的一次与二次调节两种。其中一次调节是应用发电机组速度调控系统的频率特点，来通过对频率改变的感知进行调控；二次调节则是依据区域控制偏差，对发电机组功率基准数值进行调控，并以此来达到频率的精确调控。

频率一次调控是应用系统本身便具备的负荷频率特性和发电机调速设备作用，来限制系统频率过度超出标准值。在系统频率出现改变之时，系统内全部发电机转速也将产生改变。如果转速改变远远超过发电机组所要求的不灵敏区域，发电机速度调控设备便会做出相应的操作行为，促使原有动机阀门发生移动，原动机功率也将随之产生改变。

4 结语

综上所述，近年来我国社会经济取得了巨大的发展与进步，与此同时对于能源的需求量也不断增加，为了确保对社会经济能源需求量的稳定供应以及实现环境友好型的发展，各种新型能源也开始逐渐被大规模地接入到了电力系统网络当中。为应对在这一过程中所面临的技术性难题，该次研究中重点就互联电网联络线功率和频率控制策略展开了深入探究，其中具体包括互联电网控制模式、功率控制策略、频率控制策略三个方面的内容。

参考文献

[1] 陈磊，胡伟，徐飞，等.互联电网联络线随机功率波动统计特性与评价标准分析[J].电网技术，2013（11）：3137-3143.

[2] 杨永强，巴宇，吴玉琼，等.联络线功率控制性能评价标准的实施方式[J].电力系统自动化，2015（10）：100-106.endprint