高渗透率新能源电网规划与调控关键技术

俞晓吉

摘要：本文对学术界以及工业界在高渗透率新能源电网规划与控制领域的最新研究成果进行了全面的分析。

关键词：高渗透率;新能源;电网规划;调控关键技术

引言

为了应对我国传统能源短缺的问题以及越来越严重的环境污染问题，近些年来政府相关部门采取一系列积极有效的措施大力发展一些可再生能源。有关于风电以及光伏等可再生能源的装机容量经过多年的努力当前我国已经位居世界第一，装机占比已接近20%，成为我国电力系统在实际提供电能过程当中的主力电源。不难预见在不久的未来，所占比例还将进一步增大。预计到2040年将会高达50%。与此同时，由于风光等可再生能源技术在实际产电的过程当中具有相对来说比较强的波动性以及随机性，近些年来弃风弃光的问题相对来说比较严重。这种现象受到我国政府部门以及学术界和工业界的高度关注，随着我国可再生能源装机规模的不断扩大，不能预见传统电网的运行模式以及系统特性将会产生根本性的转变。在这一过程当中，有许多技术问题有待于人们去采取积极措施对其进行进一步解决。具体包括高渗透率新能源背景下电网的规划技术、仿真分析技术、协调控制技术以及保护技术等等。

1风光火打捆多直流弱送端电网安全稳定防御系统

该技术是由我国国家电网西北分部的一名学者所提出的，在该技术实际使用的过程当中需要用到对多资源广域协调控制和新能源全景监控等一系列关键技术。当前在我国电网安全运行的过程当中，依然存在着感知以及相应的控制手段不能够满足电网运行的实际需求的一系列问题。该技术的防御系统在实际使用的过程当中可以有效的实现对电力网络同步稳定控制以及频率控制等一系列关键的功能。通过实践证明，该技术在实际使用的过程当中相应的防御系统在电力网络实际运输电能的过程当中，能够有效的应对特高压直流的故障冲击。同时通过该技术的合理使用还可以有效地阻断后续所发生的一系列连续反应。该技术使得我国西北电网的安全稳定运行水平得到了实质性的提高，也进一步指导了风光火打捆多直流弱送端电网的控制技术进一步发展。

2综合多类型措施的频率紧急协调优化控制方法

随着我国电力网络在运行过程当中有关于精益化的要求变得越来越高，一些有关于直流紧急功率支援、发电处理快速升降以及负荷控制等连续调节类型的控制技术在我国国家电网日常发展的过程当中受到了越来越多的重视。该技术在实际使用的过程当中，首先现场的工作人员需要保证电网频率处于安全的范围之内。然后通过一些协调连续及离散控制的相关措施进一步降低一旦电网发生故障之后对其频率进行控制过程当中所需要付出的代价。该技术在实际使用的过程当中极大的适应了我国电力网络在实际运行过程当中精益化频率稳定性控制的严格要求。图1 为多类频率控制资源的协调配合设计。

3连续潮流模型风电接入的电网静态电压安全域计算新技术

该技术在实际使用的过程当中，使用连续潮流模型作为其研究的对象。与此同时还在实际使用的过程当中进一步结合电压的一些安全约束条件，通过这些数据的有效利用，进一步构建出了系统电压安全裕度指标，融合了灵敏度方程以及一些启发式算法。

4换流站虚拟频率控制技术

该技术在实际使用的过程当中，需要以柔性直流送出工程作为该技术的应用对象。随着我国国家电网的进一步发展，大规模新能源金融性直流送出的出现为解决新能源在实际并网过程当中所产生的消纳现象提供了一种全新的解决思路。然而，如果在电力网络正常运行的过程时候是属于不加任何附加控制的情况下，那么在这过程当中新能源的有关波动将会进一步经过柔直全部传递到相应的受端网络当中。为了使得新能源在柔直并网过程当中所产生的有功波动问题得到有效的解决。该技术在孤岛换流站的电压频率（VF）控制基础上采用换流站虚拟频率控制的一系列有关的方法和新能源发电一次调频（PFR）控制一起，实现孤岛换流站的功率波动自组一组的功能。通过该技术的有效使用可以很好的发挥出孤岛换流站功率波动的抑制功能。图2 孤岛换流站VF控制。

5基于风机动能储备的VSC-HVDC系统一次调频控制技术

该技术在实际使用的过程当中可以需要以风机动能储备的VSC-HVDC系统作用的正常发挥，使得位于新能源端的工作人员可以整体参与交流电网的频率调整工作。

6风电机组故障后协调控制技术

该技术在实际使用的过程当中，需要以一种改进的耗能电阻拓扑结构作为该技术在实际使用过程当中的基础，一旦风电机组发生故障之后，通过该协调控制策略的合理应用，极大的提高了VSC-HVDC风电并网系统的故障穿越性能。

7风机参与调频的网源协调控制技术

对风电机组惯量以及对其下垂进行有效的控制并且进一步协调优化，基于改进的粒子群算法对一系列需要控制的参数进行适当的优化，从而进一步得到风机参与调频的网源协调控制策略。

8结束语

可再生能源的大力发展有利于解决我国传统能源短缺以及环境污染的问题。因此，政府相關部门以及学术界、工业界的相关人员要持续加大对该对高渗透率新能源电网规划以及调控关键技术的研究力度，从而使得我国能源短缺以及环境污染的问题能够得到更好的解决。

参考文献：

[1]   周晨曦.高渗透率扬中绿色能源岛的电网规划和消纳控制研究[D].江苏大学，2019.

[2]   张群.地区级电网高渗透率风电分层分区并网规划技术研究[D].东南大学，2018.